actuadores - pemex

63
No. de documento: PROY-NRF-152-PEMEX-2005 COMITE DE NORMALIZACION DE PETROLEOS MEXICANOS Y ORGANISMOS SUBSIDIARIOS 25 de octubre de 2005 PÁGINA 1 DE 63 SUBCOMITE TÉCNICO DE NORMALIZACION DE PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTUADORES PARA VÁLVULA

Upload: lopezmedgar

Post on 24-Jun-2015

354 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

No. de documento: PROY-NRF-152-PEMEX-2005 25 de octubre de 2005 PGINA 1 DE 63 COMITE DE NORMALIZACION DE PETROLEOS MEXICANOS Y ORGANISMOS SUBSIDIARIOS SUBCOMITE TCNICO DE NORMALIZACION DE PEMEX EXPLORACIN Y PRODUCCIN

ACTUADORES PARA VLVULA

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 2 de 63

HOJA DE APROBACIN

ELABORA:

ING. MANUEL PACHECO PACHECO. COORDINADOR DEL GRUPO DE TRABAJO

PROPONE:

ING. LUIS RAMREZ CORZO PRESIDENTE DEL SUBCOMIT TCNICO DE NORMALIZACIN DE PEMEX-EXPLORACIN Y PRODUCCIN

APRUEBA:

ING. VICTOR RAGASOL BARBEY PRESIDENTE SUPLENTE DEL COMIT DE NORMALIZACIN DE PETROLEOS MEXICANOS Y ORGANISMOS SUBSIDIARIOS

Mxico, D.F., a 25 de octubre del 2005

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 3 de 63

CONTENIDO CAPTULO 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. PGINA

INTRODUCCIN. ............................................................................................................................................5 OBJETIVO. ......................................................................................................................................................5 ALCANCE........................................................................................................................................................5 CAMPO DE APLICACIN. .............................................................................................................................6 ACTUALIZACIN. ..........................................................................................................................................6 REFERENCIAS. ..............................................................................................................................................6 DEFINICIONES. ..............................................................................................................................................7 SIMBOLOS Y ABREVIATURAS...................................................................................................................10 DESARROLLO. .............................................................................................................................................12 8.1 8.2 8.2.1. 8.2.2 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.4.5 8.4.6 Generalidades......................................................................................................................................12 Consideraciones generales para la seleccin y dimensionamiento de actuadores....................12 Seleccin...............................................................................................................................................12 Dimensionamiento del actuador............................................................................................................21 Especificacin del actuador...............................................................................................................22 General..................................................................................................................................................22 Actuadores elctricos. ...........................................................................................................................23 Actuadores hidrulicos. .........................................................................................................................26 Actuadores neumticos.........................................................................................................................31 Actuadores manuales............................................................................................................................35 Accesorios para actuadores. .............................................................................................................35 General..................................................................................................................................................35 Posicionador..........................................................................................................................................36 Transductores. ......................................................................................................................................37 Reforzadores de transmisin. ...............................................................................................................37 Opciones para posicin segura.............................................................................................................38 Regulador..............................................................................................................................................38

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 4 de 63

8.4.7 8.4.8 8.4.9

Interruptores de lmite. ..........................................................................................................................38 Vlvula solenoides. ...............................................................................................................................38 Volante manual. ....................................................................................................................................40

8.4.10 Control de velocidad..............................................................................................................................40 8.4.11 Vlvulas de relevo trmicas. .................................................................................................................40 8.4.12 Bomba hidrulica manual......................................................................................................................40 8.5 8.5.1 8.5.2 8.6 8.6.1 8.7 8.7.1 8.7.2 8.7.3 8.7.4 8.8 8.9 8.9.1 8.10 8.11 Etiquetado de dispositivos y/o accesorios. .....................................................................................40 Identificacin de actuadores. ................................................................................................................40 Identificacin de accesorios. .................................................................................................................41 Aseguramiento de la calidad. ............................................................................................................41 Inspeccin de bienes y servicios...........................................................................................................41 Pruebas de aceptacin. ......................................................................................................................41 General..................................................................................................................................................41 Prueba de aceptacin en fbrica (PAF). ...............................................................................................42 Prueba de aceptacin en sitio (PAS). ...................................................................................................42 Procedimientos de prueba. ...................................................................................................................42 Preparacin de embarque. .................................................................................................................45 Puesta en operacin. ..........................................................................................................................46 General..................................................................................................................................................46 Garantas..............................................................................................................................................48 Documentacin a entregar por los proveedores, contratistas o licitantes...................................48

8.11.1 Requerimiento de datos tcnicos..........................................................................................................48 9. RESPONSABILIDADES. ..............................................................................................................................49 9.1 9.2 9.3 9.4 10. 11. 12. Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios...........................................................................49 Subcomit Tcnico de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. ...49 rea Usuaria de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. .............................................50 Proveedores, contratistas o licitantes. .............................................................................................50 CONCORDANCIA CON NORMAS MEXICANAS O INTERNACIONALES. ...........................................50 BIBLIOGRAFA.........................................................................................................................................50 ANEXOS....................................................................................................................................................52

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 5 de 63

0.

INTRODUCCIN.

Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en Petrleos Mexicanos, se encuentran el diseo, construccin, operacin y mantenimiento de las instalaciones para la extraccin, recoleccin, separacin, transformacin, almacenamiento, medicin y transporte de hidrocarburos, as como la adquisicin de materiales y equipos requeridos para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de la empresa. Las vlvulas de control, vlvulas de seguridad de proceso, vlvulas de seccionamiento y las vlvulas de servicio (manuales) son parte importante del proceso, las cuales deben tener las caractersticas apropiadas para controlar y cumplir con la seguridad del mismo proceso. Parte esencial de las vlvulas es el actuador, por medio del cual se opera una vlvula permitiendo abrir, cerrar y/o regular el paso de flujo a travs de ella. Con el objeto de unificar criterios y de contar con un documento normativo, que facilite y regule la adquisicin, instalacin, operacin, y mantenimiento de los actuadores para vlvula, se emite esta norma de referencia. En esta norma participaron las instituciones y empresas siguientes: Petrleos Mexicanos. Pemex Exploracin y Produccin. Pemex Gas y Petroqumica Bsica. Pemex Petroqumica. Pemex Refinacin. Instituto Mexicano del Petrleo. Asociacin Mexicana de Fabricante de Vlvulas y Conexos A.C. Crane Valves. Emerson Process Management. Keystone. Rotork. Xomox. 1. OBJETIVO.

Establecer los requisitos tcnicos que deben cumplir los actuadores para vlvulas de control, vlvulas de seguridad de proceso, vlvulas de seccionamiento y vlvulas de servicio (manuales), en instalaciones petroleras de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. 2. ALCANCE.

Esta norma de referencia establece los lineamientos tcnicos que deben cumplir para su adquisicin, los actuadores para vlvulas de procesos industriales de las instalaciones petroleras nuevas, ampliaciones o remodelaciones, siendo de aplicacin y cumplimiento estricto en todas las reas de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. La norma cubre los siguientes tipos de actuadores: Elctrico, hidrulico, neumtico y manual.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 6 de 63

3.

CAMPO DE APLICACIN.

Esta norma de referencia es de aplicacin general y de observancia obligatoria en la adquisicin de los bienes objeto de la misma, que lleven a cabo los centros de trabajo de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. Por lo que debe ser incluida en los procedimientos de contratacin: licitacin pblica, invitacin a cuando menos tres personas o adjudicacin directa, como parte de los requisitos que deben cumplir el proveedor, contratista, o licitante. 4. ACTUALIZACIN.

Esta norma de referencia se debe revisar, en su caso modificar al menos cada 5 aos o antes si las sugerencias y recomendaciones de cambio lo ameritan. Las sugerencias para la revisin y actualizacin de esta norma, deben enviarse al Secretario del Subcomit Tcnico de Normalizacin de Pemex Exploracin y Produccin, quien debe programar y realizar la actualizacin de acuerdo a la procedencia de las mismas y en su caso, inscribirla dentro del Programa Anual de Normalizacin de Petrleos Mexicanos, a travs del Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. Las propuestas y sugerencias de cambio deben elaborarse en el formato CNPMOS-001-A01 y dirigirse por escrito al: Subcomit Tcnico de Normalizacin de Pemex Exploracin y Produccin. Coordinacin de Normalizacin Direccin: Baha del Espritu Santo S/N. Col. Vernica Anzures, Mxico, D.F. C.P. 11300. Telfono: 19 44 25 00, ext. 3-80-80, Fax: 3-26-54 Correo Electrnico: [email protected] 5. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 REFERENCIAS. NOM-001-SEDE-1999 Instalaciones elctricas (utilizacin).

NMX-EE-053-1979 Envase y Embalaje Marcado de contenedores Series 1. NMX-EE-057-1979 Envase y Embalaje Identificacin de las partes cuando se someten a prueba. NMX-EE-090-1980 Envase y Embalaje Contenedores. Cdigo de marcado para su identificacin en su manejo IEC-60034-1:2004 Mquinas elctricas rotatorias, Parte 1: Clasificacin y desempeo (Rotating Electrical Machines, Part 1: Rating and performance). ISO 5210:1991 Vlvulas industriales- Acoplamientos para actuador de vlvula de multi-vuelta (Industrial valves Multi-turn valve actuator attachments). ISO 5211:2001 Vlvulas industriales- Acoplamientos para actuador de vuelta-parcial (Industrial valves Part-turn actuator attachments).

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 7 de 63

5.8

NACE MR0175/ISO-15156 Industrias del gas natural y petrleo-Materiales para uso en ambientes conteniendo cido sulfhdrico H2S en produccin de aceite y gas-Parte 1: Principios generales para la seleccin de materiales resistentes al agrietamiento Parte 2: Aceros con bajo contenido de carbon resistentes al agrietamiento y el uso de hierro fundido Parte 3 Aleaciones resistentes al agrietamiento. (Petroleum and natural gas industries Materials for use in H2S containing Environments in oil and gas production Part 1: General principles for selection of cracking-resistant materials) - Part 2: Crackingresistant carbon and low alloy steels, and the use of cast irons - Part 3: Cracking-resistant CRAs (corrosion-resistant alloys) and other alloys. NRF-004-PEMEX-2003 ductos. Proteccin con recubrimientos anticorrosivos a instalaciones superficiales de Clasificacin de reas peligrosas y seleccin de equipo elctrico.

5.9

5.10 NRF-036-PEMEX-2003

5.11 NRF-045-PEMEX-2002 Determinacin del nivel de integridad de seguridad de los sistemas instrumentados de seguridad. 5.12 NRF-046-PEMEX-2003 5.13 NRF-048-PEMEX-2003 5.14 NRF-049-PEMEX-2001 Protocolos de comunicacin en sistemas digitales de monitoreo y control. Diseo de instalaciones elctricas en plantas industriales. Inspeccin de bienes y servicios. de proteccin anticorrosivo a base de recubrimientos para

5.15 NRF-053-PEMEX-2005 Sistema instalaciones superficiales. 5.16 NRF-095-PEMEX-2004 6. DEFINICIONES.

Motores elctricos.

Para los fines de la presente norma se establecen las siguientes definiciones: 6.1 6.2 Abre a falla. Condicin en donde el actuador mueve la vlvula a la posicin abierta cuando el suministro del fluido de potencia o la energa motriz falla es menor a lo requerido. Actuador. Dispositivo o mecanismo el cual transforma una seal en un movimiento correspondiente, controlando la posicin del mecanismo de regulacin interna (elemento de cierre) de la vlvula de control. La seal o energa motriz puede ser neumtica, elctrica, hidrulica o una combinacin de estas. Actuador de diafragma. Es aqul en donde el fluido de potencia acta sobre un componente flexible llamado diafragma. Actuador de doble accin. Es aqul en el cual la energa motriz es suministrada en cualquier direccin, para abrir o cerrar. Actuador de multi-vuelta. Es aqul que transmite par de fuerzas a la vlvula por al menos una revolucin. Es capaz de soportar empuje. Actuador de paleta. Es aqul en el cual un fluido acta sobre un elemento pivotado llamado paleta, para proporcionar movimiento rotatorio.

6.3 6.4 6.5 6.6

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 8 de 63

6.7 6.8 6.9

Actuador de pistn. Es aqul en donde un fluido acta sobre un pistn mvil para proporcionar movimiento al vstago del actuador. Actuador de simple accin. Es aqul en el cual la fuerza suministrada acta solo en una direccin, por ejemplo, un actuador de diafragma-resorte o un actuador de pistn de retorno por resorte. Actuador de vuelta parcial. Es aqul que transmite par a la vlvula para una rotacin de una revolucin o menor, no tiene que ser capaz de soportar empuje axial, normalmente son de de vuelta.

6.10 Actuador elctrico. Es aqul que convierte la energa elctrica en movimiento. 6.11 Actuador electro hidrulico Es aqul que convierte la energa elctrica a presin hidrulica y sta en movimiento. 6.12 Actuador hidrulico. Es aqul en el cual se convierte la energa del fluido incompresible en movimiento. 6.13 Actuador hidroneumtico. Es aqul que convierte energa neumtica a presin hidrulica y sta en movimiento. 6.14 Actuador manual. Es aquel diseado para operar la vlvula utilizando un dispositivo mecnico manual, como un volante rotatorio o palanca, para mover de posicin una vlvula. 6.15 Actuador neumtico. Es aqul que convierte la energa de un fluido compresible, generalmente aire, en movimiento. 6.16 rea efectiva del actuador. Es el rea neta del pistn, fuelle, paleta o diafragma accionada por la presin del fluido para generar la fuerza de salida del actuador. 6.17 Banda Muerta. El rango a travs del cual la seal de entrada puede ser variada, ante un cambio de direccin, sin iniciar un cambio observable en la seal de salida. 6.18 Bonete. Parte de la vlvula que contiene el sello del vstago. Puede ser parte integral, o separada del cuerpo de la vlvula. Puede usarse para acoplar y conectar el yugo del actuador al cuerpo de la vlvula. 6.19 Caja de engranes. Mecanismo diseado para reducir el par de operacin de una vlvula. 6.20 Carrera. Desplazamiento del elemento de cierre desde la posicin cerrada. 6.21 Cierre a falla. Condicin en donde el actuador mueve la vlvula a la posicin cerrada cuando el suministro del fluido de potencia o la energa motriz falla es menor a la requerida. 6.22 Cilindro. Cmara de un actuador de pistn, en la que el pistn se mueve. En esta cmara se convierte la energa de un fluido de potencia en fuerza mecnica lineal y de movimiento. 6.23 Debe. Indicacin de un requerimiento de cumplimiento obligatorio. 6.24 Empuje. Fuerza axial transmitida a travs de bridas y acoplamientos de montaje. 6.25 Falla segura. Posicin de una vlvula en particular y su actuador, la cual bajo la prdida del suministro de energa que est actuando sobre ella, origine el cierre de la vlvula, la apertura, o bien permanezca en

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 9 de 63

una posicin determinada. Cualquier posicin es definida como una necesidad para proteger el proceso. La accin a falla segura puede involucrar el uso de dispositivos de control auxiliares ligados al actuador. 6.26 Histresis. La diferencia mxima en el valor de la salida para un solo valor de entrada durante un ciclo de calibracin, excluyendo errores debido a la banda muerta. 6.27 Indicador de posicin. Dispositivo que muestra la posicin del elemento de cierre de la vlvula. 6.28 Motor elctrico. Dispositivo que convierte energa elctrica en mecnica. 6.29 Par. Momento de torsin transmitido a travs de bridas y acoplamiento de montaje. Conocido tambin como par de fuerzas. 6.30 Polo. Cada una de las partes de contacto elctrico de un interruptor, que mediante la accin del interruptor, se rompe o establece la continuidad de un circuito elctrico. 6.31 Posicionador. Un controlador de posicin (servomecanismo) que esta mecnicamente conectado a una parte mvil de un elemento final de control o al actuador, y que automticamente ajusta la salida del actuador para mantener una posicin deseada en proporcin a la seal. 6.32 Protocolo de comunicacin. Conjunto formal de reglas convencionales que rigen el formato y la sincronizacin relativa al intercambio de mensajes entre dos o ms dispositivos en una red de comunicaciones. 6.33 Sistema de control. Es todo aquel sistema que efecta las funciones necesarias para mantener el equipo o proceso bajo control. 6.34 Sistema de seguridad. Es todo aquel sistema que efecta las funciones de seguridad necesarias para mantener un estado seguro en el equipo o proceso bajo control. 6.35 SIS. (Safety Instrumented Systems). Sistema Instrumentado de Seguridad, es un sistema compuesto por sensores, procesadores lgicos y elementos finales de control que tiene el propsito de llevar a un estado seguro cuando se han violado condiciones predeterminadas. Otros trminos comnmente usados son Sistema de Paro de Emergencia SPE (ESD) y Sistema de paro de Seguridad. 6.36 Tiro. Las conexiones elctricas posibles que pueden ser hechas por un polo se llaman tiros, se refiere a las conexiones de los contactos que pueden seleccionarse normalmente abiertos o normalmente cerrados. 6.37 ltima posicin. Una condicin en donde la vlvula permanece en la ltima posicin cuando el fluido de potencia o la energa motriz falla es mnima. 6.38 Unidad de Potencia. Parte del actuador el cual convierte la energa del fluido, elctrica, neumtica, hidrulica, mecnica en movimiento del vstago del actuador para desarrollar empuje o torsin. 6.39 Vlvula. Ensamble o dispositivo en forma de envolvente para retener presin, conteniendo partes internas para cambiar la cantidad de flujo del fluido de proceso. 6.40 Vlvula de control. Dispositivo de campo que manipula directamente el flujo de uno o ms corrientes de proceso. Consiste de una vlvula conectada a un actuador (incluyendo todos los accesorios relacionados)

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 10 de 63

el cual es capaz de cambiar la posicin del elemento de cierre en la vlvula en respuesta a una seal desde el sistema de control de proceso. 6.41 Vlvula de seccionamiento. Vlvula con actuador operado por una seal desde un sistema de control de proceso. La posicin de la vlvula normalmente es definida para dos posiciones, abierta o cerrada. 6.42 Vlvula de seguridad de proceso. Vlvula con actuador operado por una seal desde un sistema instrumentado de seguridad. La posicin de la vlvula normalmente es definida para dos posiciones, abierta o cerrada. 6.43 Vlvula de servicio. Instrumento mecnico operado manualmente, que gobierna el paso del fluido por tuberas. 6.44 Vstago de la vlvula (Flecha). Es el componente que se conecta con el vstago del actuador a travs de un acoplador, para posicionar el elemento de cierra de la vlvula. Para vlvula rotatoria se debe usar la palabra flecha en lugar de vstago. 6.45 Vstago del actuador. Componente que transmite movimiento desde la unidad de potencia del actuador al vstago de la vlvula (o flecha). 6.46 Volante manual. Dispositivo mecnico manual, normalmente tipo rotatorio, para mover de posicin una vlvula, o para limitar su carrera. 6.47 Yugo. Estructura rgida que conecta la unidad de potencia del actuador a la vlvula. 7. 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 SIMBOLOS Y ABREVIATURAS. A ANSI API ASME ASTM C CA CD ampere. Instituto Americano Nacional de Estndares (American National Standards Institute). Instituto Americano del Petrleo (American Petroleum Institute). Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicos (American Society of Mechanical Engineers). Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (American Society for Testing and Materials). Grado Celsius. Corriente Alterna. Corriente Directa.

CNPMOSComit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. Decibeles acsticos. Nivel sonoro medido en ponderacin "A". Doble Polo Doble Tiro. Doble Polo Simple Tiro.

7.10 dB (A) 7.11 DPDT 7.12 DPST

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 11 de 63

7.13 Hz 7.14 IEC 7.15 ISA 7.16 ISO 7.17 K 7.18 LCD 7.19 m 7.20 mA 7.21 mm 7.22 N 7.23 NACE 7.24 NBR 7.25 Nm 7.26 NMX 7.27 NOM 7.28 NPT 7.29 NPTF 7.30 NRF 7.31 Pa 7.32 PAF 7.33 PAS

hertz. Comisin Electrotcnica Internacional (International Electro technical Commission). Sociedad de Instrumentacin, Sistemas y Automatizacin (The Instrumentation, Systems, and Automation Society ). Organizacin Internacional de Normalizacin (Internacional Organization for Standardization ). kelvin. Pantalla de Cristal Lquido (Liquid Crystal Display). metro. mili ampere. milmetro. newton. Asociacin Nacional de Ingenieros en Corrosin (National Association of Corrosion Engineers). Goma de Nitrilo Butadieno (Nitrile Butadiene Rubber). newton metro. Norma Mexicana. Norma Oficial Mexicana. Rosca para Tubera Nacional (National Pipe Thread). Rosca Hembra para Tubera Nacional (National Pipe Thread-Female). Norma de Referencia. pascal. Pruebas de Aceptacin en Fbrica (FAT. Factory Acceptance Test). Prueba de aceptacin en sitio (OSAT. On Site Acceptance Test).

7.34 PEMEX Petrleos Mexicanos. 7.35 PEP 7.36 PLC 7.37 PSID PEMEX Exploracin y Produccin. Controlador lgico programable (Programmable logic controller). Libras sobre pulgada cuadrada diferenciales (pounds per square inch differential).

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 12 de 63

7.38 PSIG 7.39 PSI 7.40 s 7.41 SPDT 7.42 SPST 7.43 V 7.44 VCA 7.45 VCD 8.

Libras sobre pulgada cuadrada manomtricas (pounds per square inch gauge). Libras sobre pulgada cuadrada (pounds per square inch). segundos. Simple Polo Doble Tiro. Simple Polo Simple Tiro. Volt. volt de corriente alterna. volt de corriente directa.

DESARROLLO.

8.1 Generalidades En este captulo se indican los requisitos generales que deben cumplir los actuadores en su diseo, construccin y calidad para ser instalados en: a) Vlvulas de control tipo globo, mariposa o bola b) Vlvulas de seguridad de proceso de un cuarto de vuelta tipo bola o mariposa. c) Vlvulas de seccionamiento de un cuarto de vuelta tipo bola, mariposa, macho o multi-vueltas tipo compuerta. d) Vlvulas de servicio (manuales). Los actuadores estn disponibles en una amplia variedad de diseos, fuentes de suministro y capacidades para cubrir las diferentes necesidades que demanda la industria petrolera. La seleccin involucra el conocimiento tanto del proceso de aplicacin como de la vlvula y actuador. Para que una vlvula desempee su funcin correctamente, es necesario que el actuador maneje las cargas dinmicas y estticas que actan sobre l. La funcin bsica de los actuadores es responder a una seal externa para generar un movimiento en el elemento de cierre de la vlvula, a fin de abrir o cerrar la vlvula, o tambin posicionarla a lo largo de su carrera para modular el flujo que pasa a travs de la misma, mediante accesorios y/o dispositivos que pueden ser operados en forma elctrica, hidrulica, neumtica, manual o en una combinacin de ellas. 8.2 8.2.1. Consideraciones generales para la seleccin y dimensionamiento de actuadores Seleccin.

Para la seleccin del actuador se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones: a) Disponibilidad de la fuente de suministro. b) Requerimientos de falla segura.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 13 de 63

c) Requerimientos de par o empuje. d) Funciones de control requeridas. e) Criterio para la aplicacin de actuadores en instalaciones de PEMEX. 8.2.1.1 Disponibilidad de la fuente de suministro. Es un factor que se debe considerar para determinar la seleccin del tipo de actuador. La fuente se de suministro debe seleccionar entre: a) Aire de instrumentos. b) Gas de proceso. c) Energa elctrica. 8.2.1.1.1 Aire de instrumentos. 8.2.1.1.1.1 El suministro de aire de instrumentos debe disearse a una presin de aire de 827.4 kPa (120 PSIG). Se debe garantizar que este sistema provea suficiente cantidad y calidad ptima de aire (aire seco) para satisfacer la demanda requerida por los actuadores, adems se debe considerar el crecimiento futuro y fugas en el sistema de suministro de aire. 8.2.1.1.1.2 Otro factor que se debe considerar es la capacidad de respaldo de los compresores de aire, para una operacin normal o para mantenimiento. 8.2.1.1.1.3 En aplicaciones de vlvulas de control con actuadores neumticos tipo diafragma, el rango comn de esta aplicacin debe ser de 20.7 kPa (3 PSIG) a 103.4 kPa (15 PSIG). 8.2.1.1.1.4 En aplicaciones con vlvulas de seccionamiento y vlvulas de seguridad de proceso se debe garantizar que la presin del aire de instrumentos genere suficiente par o empuje en el actuador seleccionado, el cual debe ser de diseo tipo pistn neumtico. 8.2.1.1.1.5 Se debe considerar como una primera opcin en instalaciones tanto terrestres como marinas de PEMEX, el uso de suministro neumtico para accionar vlvulas de tamaos pequeos y medianos, para tamaos grandes de 609.6 mm (24 pulgadas) y 914.4 mm (36 pulgadas) de dimetro su uso se debe analizar cuidadosamente debido a cuestiones de espacio en instalaciones costa afuera. 8.2.1.1.2 Gas de proceso. 8.2.1.1.2.1 El gas de proceso puede ser gas amargo o gas natural, y debe disponer de un rango de presin en la lnea de proceso de 689.5 kPa (100 PSIG) a 20 684.3 kPa (3000 PSIG). Se debe garantizar que la presin mnima de la lnea de proceso genere suficiente par o empuje para operar actuadores de tipo hidroneumtico (de gas sobre aceite). 8.2.1.1.2.2 El gas de proceso debe ser acondicionado a la presin requerida del actuador por medio del uso de reguladores, en el caso de emplear gas amargo los materiales del actuador que estn en contacto con el fluido deben cumplir con la NACE MR0175/ISO 15156. En vlvulas de control con actuadores neumticos tipo diafragma, el rango comn de esta aplicacin debe ser de 20.7 kPa (3 PSIG) a 103.4 kPa (15 PSIG). 8.2.1.1.2.3 En aplicaciones con vlvulas de seccionamiento se debe seleccionar actuador tipo hidroneumtico ya sea de diseo de paletas rotatorias o tipo pistn hidrulico.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 14 de 63

8.2.1.1.2.4 El uso de gas de proceso se debe considerar como una primera opcin en instalaciones que manejen gas y que no cuenten con suministro de aire de instrumentos. 8.2.1.1.3 Energa elctrica. 8.2.1.1.3.1 El suministro elctrico se debe seleccionar de entre las siguientes opciones: a) 24 VCD, b) 115 VCA, 60 Hz, 1 fase, c) 220 o 460 VCA, 60 Hz, 3 fases. 8.2.1.1.3.2 Los actuadores elctricos son una opcin en instalaciones donde se disponga de energa elctrica y se deben seleccionar en ambientes con bajas temperaturas para evitar problemas debido a la condensacin de fluidos de potencia neumticos o el congelamiento de fluidos hidrulicos. 8.2.1.1.3.3 En el caso de vlvulas con servicio crtico se debe considerar un suministro de energa de respaldo. 8.2.1.2 Requerimientos de falla segura.

8.2.1.2.1 La posicin de falla segura de una vlvula se debe definir en la etapa de diseo de la ingeniera, para seleccionar el tipo de actuador apropiado que permita llevar a la vlvula a un estado seguro predeterminado ante la perdida de la seal de control o perdida del suministro de la energa al actuador. 8.2.1.2.2 El modo de falla a seleccionar ante la prdida de suministro de energa debe ser uno de los siguientes: falla abre, falla cierra o ultima posicin. 8.2.1.2.3 En aplicaciones de vlvulas de control, con actuadores tipo diafragma-resorte y pistn-resorte, se debe especificar la posicin de la vlvula falla abre o falla cierra ante la falta de suministro aire de instrumentos o gas de proceso. 8.2.1.2.4 Cuando se requiera especificar que la vlvula con actuador neumtico tome la ltima posicin por falla de suministro, se debe emplear un candado neumtico, para entrampar la presin en el actuador. 8.2.1.2.5 Los actuadores elctricos, hidrulicos y neumticos tipo pistn doble accin utilizados en aplicaciones para vlvulas de seccionamiento generalmente se debe especificar su ltima posicin ante falla de suministro neumtico o elctrico. 8.2.1.2.6 Se debe utilizar Actuador tipo pistn simple accin, en aplicaciones de vlvulas de seguridad de procesos, para operar la vlvula por medio de la energa mecnica almacenada en el resorte del actuador, tambin se puede utilizar actuadores tipo hidroneumticos o pistn doble accin si se incorporan con un sistema de energa almacenada por medio de acumuladores hidrulicos o neumticos y los accesorios requeridos para su operacin automtica (vlvula piloto y reguladores). Se puede seleccionar un actuador elctrico si se cuenta con un sistema de fuerza ininterrumpible de respaldo nicamente para llevar a la vlvula a posicin segura. 8.2.1.2.7 En servicios crticos, la vlvula de seguridad de procesos se debe seleccionar de acuerdo al numeral 8.6.6.3 de la NRF-045-PEMEX-2002. 8.2.1.2.8 El criterio de falla cierra se debe utilizar en las vlvulas de seguridad de proceso de ductos, tanto en instalaciones marinas en el rea de trampas de diablos para aislar plataformas de perforacin, enlace, produccin, habitacionales, compresin, como en instalaciones en tierra, para aislar terminales martimas, estaciones de compresin, refineras, petroqumicas.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 15 de 63

8.2.1.3 Requerimientos de par o empuje. 8.2.1.3.1 El actuador debe tener suficiente par o empuje para la aplicacin en donde se va a utilizar. La seleccin del tipo de actuador (elctrico, hidrulico, neumtico o manual) y el diseo del mismo (motorengranes, pistn, paletas rotatorias, diafragma-resorte) debe satisfacer los requerimientos de par o empuje de la vlvula. En las tablas No.1, 2 y 3 se indican las caractersticas para una seleccin del tipo y diseo de los siguientes actuadores: a) Elctricos Tabla No. 1 b) Hidrulicos Tabla No. 2 c) Neumticos Tabla No.3

Caractersticas Tamao de la vlvula 12.7 mm 50.8 mm (0.5 pulgadas. pulgadas.) Empuje lineal Par Tiempo de apertura / cierre 2 224 N 0.7 41 Nm 0-300 s

Actuador Elctrico Motor paso a paso Motor reversible de engranes 50.8 mm 914.4 mm 2 (2 pulgadas. 36 pulgadas) 444.822 44 482 N 1.356 101 700 Nm 0 300 s

Tabla No. 1 Caractersticas de los actuadores elctricos.

CARACTERSTICAS Cremallera y pin Pistn Par, Nm Empuje, N hasta 33 900 --20 684.3 kPa Rango de presin de suministro. (3000 PSIG)

ACTUADORES HIDRULICOS Yugo escocs Pistn doble accin hasta 678 000 5 500 000 Pistn simple accin hasta 339 000 400 000 113 a 677 907 --689.5 a 20 684.3 kPa (100 a 3000 PSIG) Paletas Rotatorias

Par: 3447.4 a 34 473.9 kPa (500 a 5000 PSIG) Empuje: 24993.6 kPa (3625

Rango de temperatura

244 a 394 K

250 a 366 K

244 a 394 K

Tabla No. 2 Caractersticas de actuadores hidrulicos.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 16 de 63

CARACTERSTICAS Diafragmaresorte

ACTUADORES NEUMTICOS Cremallera y pin Pistn Pistn doble accin hasta 248 600 1 800 000 Yugo escocs Pistn simple accin hasta 243 000 400 000

Par, Nm Empuje, N Rango de presin de suministro.

--200160 786 kPa (114 PSIG) ---

hasta 4173 --799.8 kPa (116 PSIG) --244 a 302 K

Par: 137.9 a 1 034.2 kPa (20 a 150 PSIG) Empuje: 1 206.6 kPa (175 PSIG) 243 a 373 K

Rango de temperatura.

223 a 422 K

Tabla No. 3 Caractersticas de los actuadores neumticos. 8.2.1.4 Funciones de control requeridas.

8.2.1.4.1 Las funciones de control requeridas por el actuador como la seal de control (neumtica, elctrica, digital), rango de seal, temperatura ambiente, niveles de vibracin, velocidad de operacin, frecuencia y calidad de control se deben definir para la seleccin del actuador. 8.2.1.4.2 Se debe determinar el tipo de servicio del actuador, puede ser servicio para dos posiciones abiertocerrado o modulante para mantener al proceso en un estado controlado. Adicionalmente en el servicio para dos posiciones se debe especificar si se limita al actuador a una posicin preestablecida, tal es el caso de las vlvulas de seguridad de proceso que permanecen mucho tiempo en una posicin abierta y que deben ser probadas peridicamente girndolas hacia la posicin de cierre 20 %. 8.2.1.4.3 La seal de control de los actuadores modulantes debe ser definida como seal de control electrnica (en mili amperes, en voltaje, digital) o seal de control neumtica (presin), implcitamente esto define la procedencia de la seal, si es de un instrumento neumtico o electrnico (controlador o posicionador), tambin debe establecerse el rango de la seal, siendo valores tpicos: a) 4-20 mA, b) 0-5 VCD, c) 20.7 -103.4 o 41.4 -206.8 kPa (3-15 o 6-30 PSIG). 8.2.1.4.4 Para servicio de dos posiciones, la seal de control se debe seleccionar entre voltaje de corriente directa o voltaje de corriente alterna, siendo valores tpicos: 24 VCD o 120 VCA a 60 Hz, para energizar o desenergizar a vlvulas solenoides y permitir o interrumpir el suministro de fluido de potencia al actuador, la aplicacin principal es en vlvulas de bola para seccionamiento o seguridad de proceso, con actuadores tipo hidrulicos o neumticos, aunque tambin se aplica a vlvulas de control con actuador de diafragma resorte. 8.2.1.4.5 Los Actuadores elctricos con base en microprocesadores (actuadores tipo inteligente) se deben seleccionar en los siguientes casos:

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 17 de 63

En procesos que requieran control avanzado u optimizacin. Para aplicaciones crticas que requieren monitoreo continuo y diagnstico predictivo. Por su flexibilidad para crear redes de comunicacin y transmisin de seal tipo digital. Por consideraciones de reduccin de costo, al reducir alambrado en las instalaciones por medio del uso de comunicacin digital. e) Por la capacidad del microprocesador de ser configurado remotamente. f) Los actuadores inteligentes se deben suministrar en cajas a prueba de agua, a prueba de explosin con seguridad intrnseca, de acuerdo al requerimiento de diseo, deben ser apropiadas para operar en un rango de temperaturas ambiente desde 243 K hasta 343 K (- 30C @ +70C) y ser resistentes a la humedad, lodo o polvo. 8.2.1.4.6 La compatibilidad con la seal del instrumento del elemento final de control es inherente en muchos tipos de actuadores o se puede obtener con la adicin de equipo. El diseo del actuador debe contemplar una baja histresis y una banda muerta mnima. 8.2.1.4.7 Velocidad de carrera, vibracin y resistencia a la temperatura se deben considerar para aplicaciones crticas; la velocidad debe tener la flexibilidad de ajuste al tiempo requerido para el cierre total de la vlvula. 8.2.1.4.8 Se debe considerar la posicin de montaje del actuador, para reducir la vibracin, la cual puede ser un problema potencial, de igual forma se debe considerar el peso del actuador y el peso de la vlvula que pueden requerir de un reforzamiento en la instalacin. 8.2.1.4.9 Se debe tomar en cuenta la humedad del ambiente y la temperatura extrema del proceso, para la especificacin de los actuadores, muchos de los componentes contienen partes electrnicas y/o elastmeros, las cuales pueden estar sujetos a degradacin por alta humedad o temperatura. 8.2.1.5 Criterio para aplicacin de actuadores en instalaciones de PEMEX. Para la seleccin de actuadores debe considerarse el tipo de instalacin en donde se localizarn. Sean estas marinas o terrestres. 8.2.1.5.1 Instalaciones marinas.

a) b) c) d)

Las instalaciones marinas en donde se pueden utilizar los actuadores se clasifican de acuerdo a su funcin y se tienen los siguientes tipos: a) Plataformas de perforacin b) Plataformas de enlace c) Plataformas de produccin d) Plataformas de compresin e) Plataformas habitacionales f) Plataformas de telecomunicaciones g) Plataforma de servicios h) Plataforma de medicin i) j) Plataforma de rebombeo Plataforma de inyeccin de agua.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 18 de 63

8.2.1.5.1.1 En las instalaciones marinas nuevas se debe seleccionar como primera opcin el actuador neumtico. 8.2.1.5.1.2 En las vlvulas de control, tipo globo, se debe seleccionar, el actuador tipo diafragma/resorte, en caso de no proporcionar el empuje requerido por las condiciones de operacin de la vlvula se debe considerar el de tipo pistn. Para vlvulas de control, tipo rotatorias como son bola, mariposa o disco excntrico, se debe utilizar un actuador tipo diafragma/resorte, en caso de no proporcionar el par (torque) requerido por la vlvula se debe considerar el de tipo pistn, una segunda alternativa diferente al actuador neumtico es utilizar un actuador de tipo electro hidrulico. 8.2.1.5.1.3 Para vlvulas de seccionamiento, de tipo bola, se debe utilizar como primera alternativa el actuador neumtico tipo pistn de doble accin, esto siempre y cuando se disponga de suficiente aire de instrumentos, o gas de proceso acondicionado a las presiones de operacin requeridas por el actuador, si el gas de proceso no se encuentra acondicionado, la segunda alternativa ser el uso de un actuador hidroneumtico (gas sobre aceite) de tipo paletas rotatorias, la tercera alternativa es utilizar un actuador hidrulico de tipo pistn de doble accin o un actuador elctrico. 8.2.1.5.1.4 Para vlvulas de seguridad de procesos tipo bola, se debe utilizar como primera opcin el actuador neumtico tipo pistn de simple accin, esto siempre y cuando se disponga de aire de instrumentos, o gas de proceso acondicionado a las presiones de operacin requeridas por el actuador, en caso de no disponer de aire o gas de proceso se deber utilizar como respaldo un banco de tanques de nitrgeno, tambin es posible utilizar un actuador de tipo hidroneumtico (gas sobre aceite) de tipo paletas rotatorias con un banco de nitrgeno para llevar a la vlvula a su posicin de falla segura. 8.2.1.5.1.5 En ampliaciones o remodelaciones a instalaciones existentes as como en instalaciones nuevas, se debe considerar el suficiente espacio tanto para la instalacin como para el mantenimiento del actuador. 8.2.1.5.1.6 Se debe de homologar los tipos de actuadores a utilizarse en las instalaciones marinas, con el objeto de facilitar la capacitacin del personal (de operacin y mantenimiento) y mantener una menor variedad de piezas en almacn o tener un lote de refacciones mas compacto y que pueda aplicarse en cualquier instalacin marina. 8.2.1.5.1.7 La tabla No. 4 proporciona informacin para la seleccin de actuadores, de acuerdo al tipo de instalacin marina.INSTALACIONES MARINAS TIPO ACTUADO RA UTILIZAR Neumtico tipo pistn de doble accin Neumtico tipo pistn de simple accin Neumtico tipo diafragma/ resorte REQUERIMIENT OS Aire de instrumentos, gas comb. o gas de proceso acondicionado. VLVUL AS Rotatoria de un cuarto de vuelta (90) SERVICIO SEAL DE CONTROL 24 VCD POSICIN DE FALLA Ultima posicin ALTERNATIVA

Plataforma de perforacin, enlace produccin, compresin, servicios, medicin y bombeo.

Seccionamiento : Abierto o cerrado. Seguridad de proceso: Abierto o cerrado. Control Modulante.

Actuador hidroneumtico tipo paletas Actuador hidroneumtico tipo paletas con banco de tanques de nitrgeno Neumtico tipo pistn para vlvula rotatoria

Abierta o cerrada.

Aire de instrumentos, gas comb. o gas de proceso acondicionado.

Lineales tipo globo y rotatorias

4-20 mA o con protocolo

Abierta o cerrada.

Tabla No. 4 Seleccin del actuador de acuerdo al tipo de instalacin marina

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 19 de 63

INSTALACIONES MARINAS TIPO ACTUADO RA UTILIZAR Neumtico tipo pistn de simple accin Neumtico tipo diafragma/ resorte Neumtico tipo pistn de doble accin Neumtico tipo pistn de simple accin Neumtico tipo diafragma/ resorte REQUERIMIENT OS Aire de instrumentos, gas comb. o gas de proceso, acondicionado. Aire de instrumentos, gas comb. o gas de proceso, acondicionado. Aire de instrumentos, gas comb. o gas de proceso, acondicionado. VLVUL AS Rotatoria de un cuarto de vuelta (90) Lineales tipo globo y rotatorias Rotatoria de un cuarto de vuelta (90) SERVICIO SEAL DE CONTROL 24 VCD POSICIN DE FALLA Abierta o cerrada ALTERNATIVA

Plataforma habitacional / Plataforma de Tele comunicaciones

Seccionamiento : Abierto o cerrado.

---

Control Modulante

4-20 mA o con protocolo

Abierta o cerrada.

Plataforma de inyeccin de agua

Seccionamiento : Abierto o cerrado. Seguridad de proceso: Abierto o cerrado. Control Modulante

24 VCD

Ultima posicin

Elctrico

Abierta o cerrada.

Actuador hidroneumtico tipo paletas con banco de tanques de nitrgeno Neumtico tipo pistn para vlvula rotatoria

Aire de instrumentos, gas comb. o gas de proceso, acondicionado.

Lineales tipo globo y rotatorias

4-20 mA o con protocolo

Abierta o cerrada.

Tabla No. 4 Seleccin del actuador de acuerdo al tipo de instalacin marina (continuacin). 8.2.1.5.2 Instalaciones terrestres.

8.2.1.5.2.1 Las instalaciones terrestres en donde se pueden utilizar los actuadores se clasifican de acuerdo a su funcin y se tienen los siguientes tipos: a) b) c) d) e) f) Terminales (almacenamiento y distribucin) Estaciones de compresin Estaciones de bombeo Bateras de separacin de crudo. Planta de generacin de nitrgeno. Estaciones de medicin.

8.2.1.5.2.2 En las instalaciones terrestres se deben seleccionar actuadores neumticos, hidrulicos o elctricos, de acuerdo con los mismos criterios que para instalaciones marinas pero con la excepcin de que en instalaciones donde la distancia del actuador a la fuente de suministro de aire de instrumentos sea demasiado grande o no se tenga el servicio, se deben seleccionar actuadores elctricos ya que normalmente se cuenta con energa elctrica. 8.2.1.5.2.3 La tabla No. 5 proporciona informacin para la seleccin de actuadores, de acuerdo al tipo de instalacin terrestre.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 20 de 63

INSTALACIONES TERRESTRES TIPO Terminal de almacenamiento y distribucin ACTUADOR A UTILIZAR Elctrico REQUERIMIENTOS 115 VCA, 60 Hz, 1 fase, o 220 / 460 VCA, 60 Hz, 3 fases Aire de instrumentos o gas combustible acondicionado VLVULAS Rotatoria de un cuarto de vuelta Rotatoria de un cuarto de vuelta SERVICIO Seccionamiento: Abierto o cerrado. SEAL DE CONTROL 120 VCA o 24 VCD POSICIN DE FALLA Ultima posicin ALTERNATIVA Actuador neumtico tipo pistn de doble accin Actuador hidroneumtico tipo paletas con banco de tanques de nitrgeno Neumtico tipo pistn para vlvula rotatoria Actuador hidroneumtico tipo paleta o actuador elctrico Actuador hidroneumtico tipo paletas con banco de tanques de nitrgeno Neumtico tipo pistn para vlvula rotatoria Actuador hidrulico tipo pistn de doble accin Actuador hidroneumtico tipo paletas con banco de tanques de nitrgeno Neumtico tipo pistn para vlvula rotatoria Actuador hidroneumtico tipo paletas Actuador hidroneumtico tipo paletas con banco de tanques de nitrgeno Neumtico tipo pistn para vlvula rotatoria

Neumtico tipo pistn de simple accin Neumtico tipo diafragma/ resorte Estaciones de compresin Neumtico tipo pistn de doble accin Neumtico tipo pistn de simple accin Neumtico tipo diafragma/ resorte Estacin de bombeo Elctrico

Seguridad de proceso: Abierto o cerrado.

120 VCA o 24 VCD

Abierta o cerrada.

Aire de instrumentos

Lineales tipo globo y rotatorias Rotatoria de un cuarto de vuelta (90)

Control Modulante.

4-20 mA o con protocolo 120 VCA o 24 VCD

Abierta o cerrada.

Aire de instrumentos o gas combustible acondicionado

Seccionamiento: Abierto o cerrado.

Ultima posicin

Seguridad de proceso: Abierto o cerrado.

Abierta o cerrada.

Aire de instrumentos

Lineales tipo globo y rotatorias Rotatoria de un cuarto de vuelta (90)

Control Modulante.

4-20 mA o con protocolo 120 VCA o 24 VCD

Abierta o cerrada.

115 VCA, 60 Hz, 1 fase, o 220 / 460 VCA, 60 Hz, 3 fases Aire de instrumentos o gas de proceso.

Seccionamiento: Abierto o cerrado. Seguridad de proceso: Abierto o cerrado.

Ultima posicin Abierta o cerrada.

Neumtico tipo pistn de simple accin Neumtico tipo diafragma/ resorte Bateras de separacin de crudo, Planta de generacin de nitrgeno Neumtico tipo pistn de doble accin Neumtico tipo pistn de simple accin Neumtico tipo diafragma/ resorte

Aire de instrumentos

Lineales tipo globo y rotatorias Rotatoria de un cuarto de vuelta (90)

Control Modulante.

4-20 mA o con protocolo 24 VCD o 120 VCA

Abierta o cerrada.

Aire de instrumentos o gas de proceso.

Seccionamiento: Abierto o cerrado.

Ultima posicin

Seguridad de proceso: Abierto o cerrado.

Abierta o cerrada.

Aire de instrumentos o gas de proceso.

Lineales tipo globo y rotatorias

Control Modulante.

4-20 mA o con protocolo

Abierta o cerrada.

Tabla No. 5 Seleccin del actuador de acuerdo al tipo de instalacin terrestre.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 21 de 63

INSTALACIONES TERRESTRES TIPO Estacin de medicin ACTUADOR A UTILIZAR Elctrico REQUERIMIENTOS 115 VCA, 60 Hz, 1 fase, o 220 / 460 VCA, 60 Hz, 3 fases Aire de instrumentos o gas de proceso. VLVULAS Rotatoria de un cuarto de vuelta (90) Lineales tipo globo y rotatorias SERVICIO Seccionamiento: Abierto o cerrado. Control Modulante. SEAL DE CONTROL 120 VCA o 24 VCD 4-20 mA o con protocolo POSICIN DE FALLA Ultima posicin Abierta o cerrada. ALTERNATIVA Actuador hidroneumtico tipo paletas Neumtico tipo pistn para vlvula rotatoria

Neumtico tipo diafragma/ resorte

Tabla No. 5 Seleccin del actuador de acuerdo al tipo de instalacin terrestre (continuacin). 8.2.2 Dimensionamiento del actuador. El dimensionamiento del actuador debe cumplir con los siguientes requisitos: 8.2.2.1 El actuador debe ser dimensionado para suministrar un par o empuje suficiente para dar el movimiento al elemento de cierre requerido por la vlvula para abrirla, cerrarla o y posicionarla en cualquier punto a lo largo de su carrera. 8.2.2.2 La mxima fuerza de empuje o par de salida del actuador no debe exceder el mximo permitido por el vstago o asiento de la vlvula, este valor debe ser proporcionado por el fabricante de la vlvula. 8.2.2.3 Para actuador elctrico, la potencia del motor debe ser definida por la magnitud del par o empuje que el actuador debe suministrar a la vlvula para su operacin. 8.2.2.4 Para actuador neumtico tipo diafragma, se debe calcular el rea efectiva del actuador que genere el empuje necesario para el movimiento de la vlvula de control. 8.2.2.5 Los proveedores de los actuadores deben garantizar la correcta operacin del conjunto vlvulaactuador bajo las condiciones especificadas. 8.2.2.6 Cada actuador se debe suministrar con la memoria de clculo de su dimensionamiento, elaborada y aprobada por el fabricante del mismo. 8.2.2.7 Para verificar la seleccin y dimensionamiento del actuador se deben tomar en cuenta los criterios indicados en el anexo B de esta norma de referencia. 8.2.2.8 En los actuadores manuales la fuerza mxima requerida aplicada al vstago de la vlvula para el par de arranque o empuje no debe exceder de 360 N. 8.2.2.9 El dimetro del volante manual o la longitud de la palanca para actuadores manuales deben estar de acuerdo con el par a desarrollar como se indica en la Tabla No. 6.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 22 de 63

Par Nm10 17 24 32 40 48 56 65 74 83 92 110 127 146 174 203 229 254 305

Palanca Longitud mm (pulgadas)254 (10) 254 (10) 254 (10) 254 (10) 254 (10) 304.8 (12) 304.8 (12) 508 (20) 508 (20) 508 (20) 508 (20) 508 (20) 508 (20) -------------

Volante Manual Dimetro mm (pulgadas)50.8 (2) 76.2 (3) 101.6 (4) 127.0 (5) 152.4 (6) 177.8 (7) 203.0 (8) 228.6 (9) 254.0 (10) 279.4 (11) 304.8 (12) 355.6 (14) 406.4 (16) 457.2 (18) 533.4 (21) 609.6 (24) 685.8 (27) 762.0 (30) 914.4 (36)

Tabla No. 6. Dimetros de volante y longitudes de palanca. 8.3 Especificacin del actuador. 8.3.1 General 8.3.1.1 El actuador debe cumplir con los requisitos que se establecen en este documento, y ser suministrado de acuerdo a lo indicado en los formatos para cada tipo de actuador que se incluyen en el anexo A de esta norma de referencia. 8.3.1.2 El alambrado de los dispositivos elctricos debe cumplir con la NOM-001-SEDE-1999. 8.3.1.3 Los dispositivos elctricos y electrnicos usados para el control del actuador deben cumplir con la clasificacin de rea peligrosa de la instalacin de acuerdo a NRF-036-PEMEX-2003 y suministrarse de acuerdo a lo indicado en el formato del anexo A para cada tipo de vlvulas. 8.3.1.4 La comunicacin para supervisin, control y diagnstico de los actuadores, debe estar especificada con base en la NRF-046-PEMEX-2003. 8.3.1.5 El actuador debe ser seleccionado para operar a las condiciones ambientales de temperatura y humedad relativa que se especifique, de acuerdo al lugar en donde se instale, por lo que el diseo del

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 23 de 63

fabricante debe cubrir un rango que satisfaga este requerimiento, el proveedor debe indicar el rango de temperatura de su equipo en grados Kelvin y el rango de frecuencia de vibracin que soporta su equipo en Hz. 8.3.1.6 La base de montaje y el acoplamiento actuador/vlvula debe cumplir con lo especificado en la ISO 5210:1991 , e ISO 5211:2001. 8.3.1.7 Todos los tornillos externos del actuador deben ser de acero inoxidable. 8.3.1.8 El material elctrico utilizado en el actuador debe cumplir con: 8.3.1.9 Todas las conexiones elctricas, tanto para suministro elctrico como para control o sealizacin, de los actuadores y accesorios (actuadores elctricos, posicionadores analgicos o digitales, vlvulas solenoides, interruptores de lmite) deben ser de rosca tipo NPT o NPTF. 8.3.1.10 El recubrimiento anticorrosivo de los actuadores de las vlvulas para instalaciones terrestres debe cumplir con lo indicado en la norma de referencia NRF-004-PEMEX-2003. 8.3.1.11 El recubrimiento anticorrosivo de los actuadores de las vlvulas para instalaciones marinas debe cumplir con lo indicado en la Tabla 14, sistema 12 de la NRF-053-PEMEX-2005. 8.3.1.12 Las siguientes especificaciones estn dirigidas a cubrir el diseo, construccin y calidad en la fabricacin de los siguientes tipos de actuadores : a) b) c) d) Elctricos Hidrulicos Neumticos Manuales.

8.3.2 Actuadores elctricos. 8.3.2.1 General. 8.3.2.1.1 Los actuadores elctricos deben suministrarse de acuerdo a lo indicado en el formato de especificacin del anexo A para vlvulas con actuador elctrico y a los requerimientos establecidos en esta norma de referencia. 8.3.2.1.2 La accin a falla de los actuadores de las vlvulas de seccionamiento debe ser a su ltima posicin. 8.3.2.1.3 Los actuadores elctricos para vlvulas de seguridad de proceso deben ser alimentados de un sistema ininterrumpible de energa y su accin a falla debe ser a posicin segura. 8.3.2.1.4 Los actuadores elctricos deben tener capacidad para manejar cualquiera de las siguientes salidas: a) b) Un cuarto de vuelta (Movimiento Rotatorio de la vlvula). Multi-vuelta (Movimiento lineal de la vlvula).

8.3.2.1.5 El actuador elctrico debe ser capaz de montarse en cualquier posicin sin ver afectado su desempeo. 8.3.2.1.6 El mtodo de aseguramiento del actuador a la vlvula debe ser por medio de pernos o tornillos. El nmero requerido debe estar de acuerdo al tamao y a la clase de la brida de acoplamiento. 8.3.2.1.7 Los actuadores elctricos deben formar una unidad completa, para ser acoplada directamente sobre la vlvula o a travs del sistema de transmisin de barra de extensin con bridas y debe estar integrada por: a) Motor elctrico b) Caja de engranes

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 24 de 63

c) d) e) f) g)

Sistema de control Indicador de posicin Interruptores de lmite Interruptores de par Volante manual

8.3.2.2 Motor elctrico. 8.3.2.2.1 El motor debe ser reversible es decir; que gire en el sentido de las manecillas del reloj o en sentido contrario, con arrancador integrado, debe ser de tipo induccin y el aislamiento de los devanados de clase F o H. 8.3.2.2.2 El actuador debe transmitir potencia del motor elctrico al vstago de la vlvula para proporcionarle movimiento a travs de un sistema de engranes llamado tornillo sin fin o engrane planetario. 8.3.2.2.3 En caso de requerir una fuerza de arranque alta, para el movimiento de la vlvula, el fabricante debe suministrar los dispositivos para que el motor desarrolle cierta velocidad antes de tomar la carga. 8.3.2.2.4 El motor debe estar protegido trmicamente, por sobrecarga, de diseo no ventilado totalmente cerrado y cumplir con la IEC-60034-1: 2004. 8.3.2.2.5 La proteccin del motor por discriminacin de fases o prdida de sta debe ser considerada en el diseo. 8.3.2.2.6 El tipo de motor elctrico debe seleccionarse de acuerdo con la tabla No. 1 de esta norma de referencia. 8.3.2.2.7 El motor debe ser especificado para apertura-cierre o posicin intermedia de la vlvula (servicio de corto tiempo, S2) o modulante (servicio tipo intermitente, S4 o S5) de acuerdo con la IEC-60034-1:2004. 8.3.2.2.8 El suministro de energa elctrica a los motores se debe seleccionar entre una de las siguientes tensiones nominales, y estar de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.10 motores de la NRF-048-PEMEX2003: a) Una fase 115 VCA o 220 VCA, 60 Hz. b) Tres fases 220 o 460 VCA, 60 Hz. c) 24 Volts VCD. 8.3.2.2.9 El motor debe operar con una tolerancia del +/-10% del voltaje nominal.

8.3.2.3 Caja de engranes. 8.3.2.3.1 La caja de engranes cuando se requiera debe ser totalmente cerrada. El material de construccin debe ser de acero forjado o de fundicin. 8.3.2.3.2 El actuador se debe suministrar con engranes lubricados con grasa, diseados para soportar el par total del motor. 8.3.2.3.3 Todos los engranes deben ser preferentemente tipo corona, o helicoidal, de aleacin de acero, tratado trmicamente, por ningn motivo se aceptan engranes no metlicos. 8.3.2.3.4 Para engranes tipo tornillo sin fin en aplicaciones de actuadores de vlvulas tipo multi-vuelta el material debe ser de aleaciones de bronce. 8.3.2.3.5 El sistema de engranes no debe permitir que el operador se regrese bajo una interrupcin de la seal del suministro de energa. Se deben usar cojinetes de bola o rodillo. Todos los engranes y cojinetes deben tener una lubricacin adecuada.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 25 de 63

8.3.2.3.6 El volante para operacin manual se debe desacoplar automticamente cuando el motor este energizado. El volante no debe rotar durante la operacin del motor. 8.3.2.3.7 Los actuadores de vuelta parcial se deben suministrar con dos topes mecnicos ajustables externamente, los cuales deben estar integrados al actuador y limitar la carrera tanto para una operacin manual o elctrica. 8.3.2.3.8 La caja de engranes debe ser resistente a golpes y vibracin. 8.3.2.4 Control del actuador. 8.3.2.4.1 El actuador de las vlvulas de control debe ser capaz de recibir seales analgicas de 4 20 mA CD, 0-5 VCD y 0 10 VCD o seales digitales con capacidad de manejar un protocolo de comunicaciones a travs de un canal de campo, de acuerdo a la NRF-046-PEMEX-2003 y debe tener un transmisor de posicin de corriente capaz enviar una seal de retroalimentacin de la posicin de la vlvula en 4-20 mA. 8.3.2.4.2 El actuador de las vlvulas de seccionamiento o vlvulas de seguridad de proceso debe tener: potencimetro, interruptores de par, interruptores de lmite, control local (botones para apertura/paro/cierre) y selector local de tres posiciones (local/remoto/fuera de servicio). 8.3.2.4.3 Para la operacin del actuador de las vlvulas en forma remota la seal elctrica debe ser en 120 VCA o 24 VCD cuando la lgica de control es por medio de relevadores, y para actuadores con microprocesadores que se integren en un sistema digital de control, la seal debe ser digital y protocolizada para su transmisin a travs de una red de campo, de acuerdo a la NRF-046-PEMEX-2003. 8.3.2.4.4 Los actuadores equipados con un sistema de control con base en microprocesadores deben disponer de una interfase de control con el operador. La interfase debe ser de tipo digital con pantalla de cristal lquido y capacidad de mostrar informacin de la indicacin de estado y diagnstico. Debe tener capacidad de almacenamiento de datos y permitir descargas histricas de la operacin para anlisis de desempeo de la vlvula-actuador, la descarga se debe efectuar sin remover la tapa de la cubierta de la caja de control. 8.3.2.4.5 Los actuadores utilizados para el control de vlvulas de seguridad de proceso, se deben suministrar con dispositivos internos o externos para prueba del actuador que permitan el movimiento parcial de la vlvula para verificar su disponibilidad, sin que se afecte el proceso. Estos dispositivos deben cerrar la vlvula un 20 % de su cierre y permitir la verificacin total del circuito de control. Los dispositivos de prueba deben ser electromecnicos incluyendo accesorios digitales o tableros locales de control, interruptores de lmite, o cualquier otro accesorio de control asociado. Los dispositivos de prueba no deben interferir con la operacin normal de la vlvula y su acceso para operacin solo debe ser posible al personal autorizado. 8.3.2.4.6 La sealizacin del actuador para vlvula de seguridad de proceso debe cumplir con lo especificado por el SIS de la instalacin. 8.3.2.4.7 Los actuadores se deben suministrar con interruptores de lmite de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.4.7 de esta norma de referencia. 8.3.2.4.8 Los actuadores deben ser suministrados con un interruptor de par que acte en ambos sentidos, los cuales deben ser ajustados para proteger al motor de una sobrecarga cuando la carga de la vlvula exceda el punto de ajuste del interruptor de par, (por bloqueo en el avance del vstago de la vlvula flecha del motor). El interruptor de par debe suprimir el suministro de voltaje al actuador elctrico. 8.3.2.4.9 La velocidad de operacin del actuador debe proveer la accin de cierre a razn de 304.8 mm (12 pulgadas) por minuto con una tolerancia del 10 % como mnimo,. El fabricante debe suministrar la relacin de engranes para reducir la velocidad del actuador de acuerdo a lo requerido.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 26 de 63

8.3.3 Actuadores hidrulicos. Los actuadores hidrulicos se deben suministrar de acuerdo a lo indicado en el formato de especificacin del anexo A para vlvulas con actuador hidrulico y a los requerimientos establecidos en esta norma de referencia. Se clasifican en funcin del suministro del tipo de energa que opera al actuador y es como sigue: a) Actuadores hidrulicos (fuente de suministro de energa fluido hidrulico presurizado). b) Actuadores electro hidrulicos (fuente de suministro de energa elctrica). c) Actuadores hidroneumticos (fuente de suministro de energa neumtica). 8.3.3.1 Actuadores hidrulicos. El actuador hidrulico debe seleccionarse entre diseo tipo pistn o paletas para salida rotatoria y diseo tipo pistn para salida lineal, debe incluir bomba manual o volante para operacin local, sistema de control para operacin remota, indicador de posicin tipo mecnico y topes de carrera ajustables. La fuente de suministro de energa es fluido hidrulico suministrado por una central hidrulica independiente al actuador. La fuente de suministro hidrulico para aplicacin en actuadores de vlvulas de seguridad de proceso debe cumplir con lo indicado en el numeral 8.6.4.4 de la NRF-045-PEMEX-2003. 8.3.3.2 Actuadores electro hidrulicos. Deben ser de un diseo similar a los actuadores hidrulicos pero incluyendo una unidad de potencia hidrulica compuesta por un motor elctrico, bomba hidrulica, tanque de deposito de aceite e interruptor de presin formando una unidad auto contenida para ser montada directamente sobre la vlvula. El diseo del motor debe cumplir lo indicado en el numeral 8.3.2.2 de esta norma de referencia. La fuente de suministro de energa es elctrica. 8.3.3.3 Actuadores hidroneumticos. 8.3.3.3.1 Deben ser de diseo similar a los actuadores hidrulicos, pueden estar equipados por dos tanques de gas/fluido hidrulico o por una unidad de potencia hidrulica operada por un motor neumtico para presurizar el fluido hidrulico. La fuente de suministro de energa es neumtica. 8.3.3.3.2 Los tanques gas fluido hidrulico deben ser diseados, fabricados e inspeccionados en cumplimiento con los requerimientos del cdigo ASME seccin VIII-1999 o equivalente. 8.3.3.4 Diseo del actuador hidrulico. Los diseos pueden ser: a) Tipo pistn de doble accin o pistn de simple accin b) Tipo paletas 8.3.3.4.1 Actuador del tipo pistn de doble accin o pistn de simple accin. 8.3.3.4.1.1 El diseo tipo pistn de doble accin consta de un pistn dentro de un cilindro que requiere presin hidrulica aplicada en un extremo y con salida a un sistema de baja presin en el lado opuesto para producir un movimiento de rotacin en una direccin, cuando se invierte el suministro de presin se produce un movimiento de rotacin en la direccin contraria, los mecanismos para operar el vstago o flecha de la vlvula pueden ser cremallera y pin o yugo escocs, debe seleccionarse para una operacin de normalmente abierto o normalmente cerrado. 8.3.3.4.1.2 El diseo tipo pistn de simple accin consiste en un pistn y un resorte dentro de un cilindro y requiere presin hidrulica en una sola direccin, su seleccin es apropiada para dar una posicin de falla

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 27 de 63

segura (vlvula abierta o cerrada) en caso de perdida de energa. Los mecanismos para operar el vstago o flecha de la vlvula pueden ser cremallera y pin o yugo escocs. 8.3.3.4.1.3 Se debe seleccionar el mecanismo de cremallera y pin para aplicaciones de par constante, o el mecanismo de yugo escocs para aplicaciones de par variable siendo posible elegir para este ltimo entre el mecanismo de yugo Escocs simtrico o el mecanismo de yugo Escocs inclinado, el primero para cuado se requieran picos de par en ambos finales de carrera y el segundo solo cuando se requiera un pico de par en uno de los finales de carrera. 8.3.3.4.2 Tipo paletas. El tipo paletas rotatorias se debe seleccionar para aplicaciones de par constante, por ejemplo cuando se maneja alto flujo, este diseo al igual que los actuadores hidrulicos tipo pistn permanentemente lubricados, previene la corrosin interna del actuador al ser lubricado por el fluido hidrulico. 8.3.3.5 Fuente de suministro de potencia. La fuente de suministro que imprima presin al fluido hidrulico, puede ser una central hidrulica la cual no forma parte del actuador o puede ser alguna de las siguientes: a) Unidad de potencia hidrulica. b) Gas natural de la lnea de proceso y servicio. c) Presin de gas almacenada en tanques. 8.3.3.5.1 Unidad de potencia hidrulica. 8.3.3.5.1.1 La unidad de potencia hidrulica debe ser diseada para satisfacer los requerimientos especficos del actuador y debe estar compuesta como mnimo por: 8.3.3.5.1.2 Uno de los siguientes tipos de motor: a). Motor elctrico. b). Motor neumtico. 8.3.3.5.1.3 Una bomba hidrulica compuesta por: a). Tanque de almacenamiento de acero al carbono con indicador visual de nivel de aceite. b). Acumulador hidrulico c). Sistema de control (con base en PLC o relevadores) y accesorios, incluida la instrumentacin necesaria. d). Tuberas, filtros, vlvulas y conexiones, de acero al carbono 8.3.3.5.1.4 La unidad de potencia hidrulica debe ser suministrada como una unidad auto contenida montada directamente sobre la vlvula para actuador electro hidrulico o sobre un patn estructural para actuador hidroneumtico. 8.3.3.5.2 Gas natural de la lnea de proceso y servicio.

8.3.3.5.2.1 La presin del gas en la lnea de proceso y de servicios debe ser mayor que la presin de operacin requerida por el actuador para el movimiento de la vlvula, el rango de presin de la lnea para que pueda operar un actuador debe estar dentro de 689.5 y 20 684.3 kPa (100 y 3000 PSIG). El rango de temperatura ambiente debe estar entre 243.15 K y 343.15K (-30 y 70C).

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 28 de 63

8.3.3.5.2.2 La presin del gas debe ser usada directamente sobre un par de tanques de gas sobre fluido hidrulicos para crear presin hidrulica y operar el actuador ya sea de tipo pistn o tipo paletas. 8.3.3.5.2.3 La toma de presin de gas natural de la lnea debe ser redundante, la ubicacin debe estar antes y despus de la vlvula a operar. 8.3.3.5.2.4 En caso de requerir alta presin de fluido hidrulico y la presin de la lnea est por debajo de la presin requerida, se debe utilizar un motor neumtico de una unidad de potencia hidrulica para proporcionar la potencia necesaria como lo indicado en el numeral 8.3.3.3.1 de esta norma de referencia. 8.3.3.5.3 Presin de gas almacenado en tanques. 8.3.3.5.3.1 Se debe seleccionar este medio de suministro de potencia cuando no se disponga de ninguno de los dos anteriores o cuando se requiera un respaldo de energa para proporcionar el movimiento requerido por un actuador. 8.3.3.5.3.2 El diseo debe satisfacer las demandas del o los actuadores, se debe calcular el volumen de gas almacenado en un tanque o cilindro, el tamao del cilindro, y el nmero de cilindros necesarios para operar una o varias vlvulas un nmero determinado de veces. 8.3.3.5.3.3 El gas almacenado debe ser nitrgeno seco, por ningn motivo se debe aceptar oxigeno. El o los cilindros deben suministrarse sobre un patn estructural. 8.3.3.6 Acoplamiento y montaje. 8.3.3.6.1 El actuador debe tener la capacidad de ser montado o removido de la vlvula cuando sta se encuentre en servicio. Para el diseo de pistn de simple accin bajo ninguna circunstancia el cartucho del resorte debe tener la opcin de ser removido mientras este comprimido. 8.3.3.6.2 El actuador de paletas rotatorias debe ser montado verticalmente. Los actuadores tipo pistn de yugo Escocs o cremallera y pin deben ser montados horizontalmente orientados paralelamente a la tubera de proceso, sin embargo deben tener capacidad de montaje en cualquier posicin. 8.3.3.6.3 Se deben suministrar los accesorios necesarios para adaptar la salida del actuador (rotatoria o lineal), cuando as se requiera. 8.3.3.6.4 La base para el montaje y el acoplamiento actuador/vlvula debe estar de acuerdo con la ISO 5210:1991 para vlvulas multi vuelta e ISO 5211:2001 para vlvulas de un cuarto de vuelta. 8.3.3.7 Fluido hidrulico. 8.3.3.7.1 El fluido hidrulico debe cumplir con las especificaciones del fabricante del actuador. El fluido hidrulico debe considerar las condiciones ambientales de temperatura del lugar en donde se instalara el actuador. 8.3.3.7.2 El fabricante debe especificar los siguientes requerimientos del fluido: a) Gravedad especifica. b) Viscosidad a diferentes temperaturas. c) ndice de viscosidad. d) Punto de flujo. e) Punto de evaporacin. f) Color.

8.3.3.7.3 El usuario debe de asegurarse de seguir la recomendacin del fabricante en caso del uso de aditivos, por ejemplo anticongelantes o antioxidantes.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 29 de 63

8.3.3.7.4 El fluido hidrulico a usarse debe emplearse tanto en la operacin normal, con actuadores tipo paletas o tipo pistn, como en la operacin manual con la bomba hidrulica. 8.3.3.8 Materiales de construccin. 8.3.3.8.1 Cuando se utilice gas amargo como fuente de energa para presurizar el fluido de potencia, las partes del sistema que estn en contacto con ste (tubera, conectores, actuador) deben cumplir con el estndar NACE MR0175/ISO15156. 8.3.3.8.2 El tubing utilizado en el actuador debe ser de acero inoxidable 316L y debe cumplir con el ASTM A 269 04, ASTM/A 269 grado TP 316L (UNS No. 31603) o equivalente; el tratamiento trmico de solubilizacin y marcado, debe cumplir con el prrafo 31.1 del ASTM 1016 A/1016M-04 A o equivalente; el marcado se debe hacer en dimetros de 12.7 mm (1/2 pulgada), 9.6 mm (3/8 de pulgada) y 6.4 mm ( de pulgada). 8.3.3.8.3 Los conectores para tubing, deben ser de acero inoxidable 316 del tipo compresin con doble sello. 8.3.3.8.4 Tipo paletas rotatorias. 8.3.3.8.4.1 Debe ser suministrado con los materiales que se indican a continuacin, como mnimo: a) b) c) d) e) f) Ensamble rotor-paleta: Metal de sacrificio de la paleta: Cojinete del rotor: Zapata fija: Cuerpo, tapa superior e inferior: Sellos: Acero al carbono. Bronce. Bronce. Acero de fundicin. Acero al carbono, interior del cuerpo tipo acabado espejo. Buna N o Vitn.

8.3.3.8.5

Tipo pistn con mecanismo yugo Escocs.

8.3.3.8.5.1 Debe ser suministrado de acuerdo con los siguientes materiales y caractersticas como mnimo: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) Cuerpo: Yugo: Barra gua: (cuando se requiera) Tornillos: Cartucho: Resorte: Cilindro: Pistn: Varilla del pistn: Anillos O: Sellos: Bujes: Acero al carbono o hierro dctil. Acero al carbono. Aleacin de acero cromada. Acero inoxidable. Acero al carbono. Aleacin de acero. Acero al carbono. De acero al carbono. Aleacin de acero cromada. NBR. NBR y tefln. Acero, bronce y tefln.

l)

8.3.3.8.5.2 Los elastmeros deben ser de material compatible con el fluido hidrulico empleado. 8.3.3.8.5.3 Las superficies de los cojinetes, incluyendo el cilindro, barra de pistn, yugo, deben ser tratados para tener una superficie durable, auto lubricada, resistente al uso y corrosin. 8.3.3.8.6 Tipo pistn de cremallera y pin. 8.3.3.8.6.1 ser suministrado de acuerdo con, los siguientes materiales como mnimo:

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 30 de 63

a) Cuerpo: b) Cremallera: c) Pin: d) Pistones: e) Varilla de seguridad: f) Resorte: g) Sellos : h) Anillos O: 8.3.3.9 Control del actuador.

Acero al carbono o hierro dctil. Aleacin de acero. Aleacin de acero. Aleacin de acero o Acero al carbono. Aleacin de acero. Aleacin de acero. NBR y tefln NBR.

8.3.3.9.1 El actuador debe suministrarse con los accesorios necesarios y caractersticas de los mismos especificados que garanticen su buen funcionamiento. 8.3.3.9.2 Lo actuadores deben estar equipados con un sistema de control el cual puede estar montado en el actuador o remotamente y ser para servicio de dos posiciones o modulante segn se especifique. Se debe usar un tablero o gabinete donde se agrupen todos los componentes de control. El sistema de control durante todas las condiciones de servicio no debe obstruir los espacios de trabajo. 8.3.3.9.3 Para control modulante el actuador debe ser capaz de recibir una seal de entrada preferentemente de tipo digital, apropiada para manejar canal de campo, de otra manera se pueden aceptar seales analgicas de 4-20 mA CD, 0-5 VCD, 0 10 VCD. 8.3.3.9.4 Las comunicaciones para supervisin, control, diagnostico deben estar basadas en la NRF-046PEMEX-2003. 8.3.3.9.5 Para control remoto de dos posiciones, el actuador debe suministrarse con vlvulas solenoides de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.4.8 de esta norma de referencia. 8.3.3.9.6 La sealizacin del actuador para vlvula de seguridad de proceso debe cumplir con lo especificado por el SIS de la instalacin. 8.3.3.9.7 Para vlvulas de seguridad de proceso, se deben suministrar dispositivos de prueba del actuador que permitan el movimiento parcial de la vlvula para verificar su disponibilidad, sin que se afecte el proceso. Estos dispositivos deben cerrar la vlvula aproximadamente 20 % de su cierre y permitir la verificacin total del circuito de control. Los dispositivos de prueba deben ser electromecnicos, electroneumticos, neumticos o electrnicos incluyendo accesorios digitales o tableros locales de control, interruptores de lmite, solenoides, o cualquier otro accesorio de control asociado. Los dispositivos de prueba no deben interferir con la operacin normal de la vlvula y su acceso para operacin solo debe ser posible por personal autorizado. 8.3.3.9.8 Cuando el actuador se suministre con una unidad de potencia hidrulica se debe contar con una seal de alarma por bajo nivel de aceite en el tanque de almacenamiento. El nivel debe ser detectado por medio de un interruptor de nivel elctrico, el contacto del interruptor debe abrir en caso de bajo nivel de aceite. Adems se debe incluir una seal por alta presin de aceite en el circuito hidrulico y debe ser detectada por medio de un interruptor de presin de tipo elctrico, para generar una seal de alarma. El contacto del interruptor debe abrir en caso de alta presin en el circuito hidrulico. 8.3.3.9.9 Cuando el actuador se suministre con un paquete de presin de gas almacenado en tanques acumuladores para presionar el fluido hidrulico, se debe suministrar un interruptor de presin para detectar baja presin y generar una seal de alarma. El contacto del interruptor debe abrir en caso de baja presin en el acumulador hidrulico.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 31 de 63

8.3.3.9.10 Los actuadores deben ser suministrados con interruptores de lmite de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.4.7 de esta norma de referencia. 8.3.3.9.11 Para actuadores hidrulicos el tiempo de operacin mnimo, debe cumplir con los requerimientos indicados en la tabla No. 7.TAMAO DE LA VLVULA Hasta 609.6 mm (24 pulgadas) 660.4 mm hasta 914.4 mm (26 pulgadas - 36 pulgadas) Mayores de 914.4 mm (36 pulgadas) 120 s VELOCIDAD DE APERTURA/CIERRE 1 s/25.4 mm (1 pulgada) del tamao de vlvula 60 s

Tabla No. 7 Requerimientos de velocidad de operacin.

8.3.3.9.12 El diseo del fabricante debe cubrir un rango que satisfaga este requerimiento, el proveedor debe considerar la temperatura mnima para prevenir el congelamiento del fluido hidrulico. 8.3.3.9.13 En caso de requerir control de velocidad del actuador, este debe estar de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.4.10 de esta norma de referencia. 8.3.4 Actuadores neumticos.

8.3.4.1 General. 8.3.4.1.1 Los actuadores hidrulicos se deben suministrar de acuerdo a lo indicado en el formato de especificacin del anexo A para vlvulas con actuador hidrulico y a los requerimientos establecidos en esta norma de referencia. 8.3.4.1.2 Los actuadores neumticos deben ser de diseo tipo diafragma-resorte o tipo pistn para salida lineal o rotatoria para servicio modulante o de dos posiciones. Cualquier seleccin debe incluir sistema de control para operacin remota, indicador de posicin o de carrera tipo mecnico, topes de carrera ajustables y volante o dispositivo manual para operacin local, el volante o dispositivo manual es opcional. 8.3.4.1.3 El actuador debe estar de acuerdo con alguno de los siguientes diseos: a) Actuadores tipo diafragma-resorte. b) Actuadores tipo pistn de doble accin o pistn de simple accin.

8.3.4.2 Actuadores tipo diafragma-resorte. 8.3.4.2.1 Se debe considerar para vlvulas de control con servicio modulante o de dos posiciones abierto cerrado. Para servicio modulante el actuador debe ser suministrado con posicionador y para dos posiciones con vlvula solenoide. 8.3.4.2.2 Debe ser capaz de abrir o cerrar la vlvula contra la mxima presin diferencial a travs de ella, debe ser capaz de proporcionar una posicin segura ante falla de suministro neumtico (falla abre o falla cierra).

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 32 de 63

8.3.4.2.3 Actuadores tipo pistn de doble accin o pistn de simple accin. 8.3.4.2.4 El diseo tipo pistn de doble accin debe estar compuesto por un pistn dentro de un cilindro, requiere presin neumtica aplicada en un extremo con venteo en el lado opuesto para producir un movimiento de rotacin en una direccin, cuando se invierte el suministro de presin debe producir un movimiento de rotacin en la direccin contraria, los mecanismos para operar el vstago o flecha de la vlvula pueden ser cremallera y pin o yugo escocs, cuando se requiera proporcionar una posicin de falla segura ( falla abre o falla cierra) en caso de perdida de energa, se debe suministrar un tanque de potencia neumtico de respaldo. 8.3.4.2.5 El diseo tipo pistn de simple accin debe estar compuesto por un pistn y un resorte dentro de un cilindro, requiere presin neumtica en una sola direccin, debe seleccionarse cuando se requiera una posicin de falla segura (falla abre o falla cierra) en caso de perdida de energa. Los mecanismos para operar el vstago o flecha de la vlvula pueden ser cremallera y pin o yugo escocs. 8.3.4.2.6 El venteo se debe proteger con aditamentos para prevenir la entrada de objetos al interior del actuador. 8.3.4.2.7 Se debe considerar para su uso en vlvulas de tamao moderado y grande, su aplicacin principal es para servicio de dos posiciones abierto/cerrado, tambin puede ser utilizado en aplicacin de servicio modulante que requiera de una fuerza de empuje grande o una accin rpida. 8.3.4.2.8 Se debe seleccionar el mecanismo de cremallera y pin para aplicaciones de par constante y el mecanismo de yugo Escocs para aplicaciones de par variable siendo posible elegir para este ltimo entre el mecanismo de yugo Escocs simtrico o el mecanismo de yugo Escocs inclinado, el primero para cuado se requieran picos de par en ambos finales de carrera y el segundo solo cuando se requiera un pico de par en uno de los finales de carrera, tal como el requerido por las vlvulas de mariposa. 8.3.4.3 Fuente de suministro de potencia. 8.3.4.3.1 El suministro de potencia a los actuadores puede ser aire de instrumentos (seco), gas combustible, gas amargo o gas nitrgeno. Cuando se utilice aire de instrumentos, el punto de roco medido a la salida de la secadora debe estar por lo menos a 281.15 K (8 C) por debajo de la temperatura mnima a la cual cualquier parte del sistema de aire de instrumentos este expuesto. 8.3.4.3.2 El suministro de aire de instrumentos para actuadores de vlvulas de seguridad de proceso debe cumplir con lo indicado en el numeral 8.6.4.3 de la NRF-045-PEMEX-2003. 8.3.4.3.3 Para los actuadores de diafragma-resorte la seal de suministro neumtico debe estar en el rango de 20.7 103.4 kPa (3 15 PSIG) o 41.4 206.8 kPa (6 30 PSIG), para actuadores tipo pistn la presin de suministro considerada para el diseo debe ser hasta 551.6 kPa (80 PSIG). 8.3.4.4 Acoplamiento y montaje. 8.3.4.4.1 El acoplamiento entre el yugo del actuador tipo diafragma-resorte con vlvulas de control tipo globo de vstago deslizante debe ser a travs del bonete, su conexin debe ser roscada. 8.3.4.4.2 Para vlvulas de control tipo mariposa el acoplamiento debe ser a travs de un soporte especial que una el yugo del actuador con el cuerpo de la vlvula, con conexin atornillada. 8.3.4.4.3 Para vlvulas de control tipo bola el acoplamiento debe ser a travs del yugo de montaje del actuador con el cuerpo de la vlvula, con conexin atornillada. 8.3.4.4.4 El acoplamiento debe ser suministrado con la vlvula.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 33 de 63

8.3.4.4.5 El actuador debe ser instalado preferentemente en posicin vertical. 8.3.4.5 Materiales de construccin. 8.3.4.5.1 General.

8.3.4.5.2 Cuando se utilice gas amargo como suministro neumtico, las partes del sistema que estn en contacto con ste (tubera, conectores, actuador) deben cumplir con la NACE MR0175/ISO 15156. 8.3.4.5.3 El tubing debe ser de acero inoxidable 316L y debe cumplir con el ASTM A 269 04, ASTM/A 269 grado TP 316L (UNS No. 31603) o equivalente; el tratamiento trmico de solubilizacin y marcado, debe cumplir con el prrafo 31.1 del ASTM 1016 A/1016M-04 A o equivalente; el marcado se debe hacer en dimetros de 12.7 mm (1/2 pulgada), 9.6 mm (3/8 de pulgada) y 6.4 mm ( de pulgada). 8.3.4.5.4 Los conectores para tubing, deben ser de acero inoxidable 316 del tipo compresin con doble sello. 8.3.4.5.5 Actuador tipo diafragma-resorte.

8.3.4.5.5.1 Debe ser suministrado con los siguientes materiales y caractersticas como mnimo. a) Caja del diafragma b) Diafragma c) Plato d) Resorte e) Vstago del actuador f) Anillos tipo O g) Indicador de carrera h) Bujes i) j) Conector del vstago Yugo Acero o aluminio de fundicin. Buna N con polister o Nitrilo con polister. Acero o aluminio de fundicin. Aleacin de acero al carbono. Acero. Buna N o Nitrilo. Acero inoxidable. Bronce. Acero plateado de zinc. Acero de fundicin. Actuador tipo pistn con mecanismo yugo Escocs.

8.3.4.5.6

8.3.4.5.6.1 Debe ser suministrado de acuerdo con los siguientes materiales y caractersticas como mnimo: a) Cuerpo: b) Yugo: c) Barra gua: (cuando aplique) d) Tornillos: e) Cartucho: f) Resorte: g) Cilindro: h) Pistn: Acero al carbono o hierro dctil. Acero al carbono. Aleacin de acero cromada. Acero inoxidable. Acero al carbono. Acero al Carbono o Aleacin de acero . Acero al carbono. Acero al carbono.

Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

ACTUADORES PARA VLVULA

PROY-NRF-152-PEMEX-2005 Rev.: 0 PGINA 34 de 63

i) j) l)

Varilla del pistn: Anillos O: Bujes:

Aleacin de acero cromada. NBR. NBR y tefln. Acero, bronce y tefln.

k) Sellos:

8.3.4.5.7

Actuador tipo pistn de cremallera y pin.

8.3.4.5.7.1 Debe ser suministrado con los materiales siguientes como mnimo: a) Cuerpo: b) Cremallera: c) Pin: d) Pistones: e) Resorte: f) Sello, Anillos O: Aluminio extruddo. Acero al carbono. Acero al carbono. Aluminio de fundicin. Acero al carbono. Nitrilo, NBR.

8.3.4.6 Control del actuador. 8.3.4.6.1 Los actuadores se deben suministrar con posicionador cuando se requiera modular el flujo en una vlvula de control, de acuerdo con el numeral 8.4.2 de esta norma de referencia. 8.3.4.6.2 El actuador para vlvula de seguridad de proceso debe estar de acuerdo a lo Indicado en el numeral 8.6.6.3 de la NRF-045-PEMEX-2002. 8.3.4.6.3 Los actuadores neumticos deben ser suministrados con vlvulas solenoides para operacin remota de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.4.8 de esta norma de referencia. 8.3.4.6.4 Cuando se requiera interruptores de limite, estos deben estar de acuerdo al numeral 8.4.7 de esta norma de referencia. 8.3.4.6.5 Cuando se requiera regular la presin de suministro neumtico el actuador debe suministrarse con un filtro regulador de acuerdo con lo indicado en el numeral 8.4.6 de esta norma de referencia. 8.3.4.6.6 Para vlvulas de seguridad de proceso, se deben suministrar dispositivos de prueba del actuador que permitan el movimiento parcial de la vlvula para verificar su disponibilidad, sin que se afecte el proceso. Estos dispositivos deben cerrar la vlvula aproximadamente 20 % y permitir la verificacin total del circuito de control. 8.3.4.6.7 Los dispositivos de prueba deben ser electromecnicos incluyendo accesorios digitales o tableros locales de control, interruptores de lmite, solenoides, o cualquier otro accesorio de control asociado. Los dispositivos de prueba no deben interferir con la operacin normal de la vlvula y su acceso para operacin solo