Balbulak non erabiltzen diren: Edonon!

2017ko azaroaren 8a Greg Johnsonek idatzia

Balbulak ia edonon aurki daitezke gaur egun: gure etxeetan, kale azpian, eraikin komertzialetan eta milaka lekutan zentral elektriko eta ur-zentraletan, paper-lantegietan, findegietan, lantegi kimikoetan eta bestelako industria- eta azpiegitura-instalazioetan.
Balbulen industria oso zabala da, uraren banaketatik hasi eta energia nuklearreraino eta petrolio eta gasaren ekoizpenera eta ekoizpenaren goranzko eta beheranzko ekoizpenera bitarteko segmentuekin. Azken erabiltzaileen industria horietako bakoitzak oinarrizko balbula mota batzuk erabiltzen ditu; hala ere, eraikuntzaren eta materialen xehetasunak oso desberdinak izan ohi dira. Hona hemen lagin bat:

UR-LANAK
Uraren banaketaren munduan, presioak ia beti nahiko baxuak dira eta tenperaturak giro-balbulakoak. Bi aplikazio-datu horiek balbula-diseinu elementu ugari ahalbidetzen dituzte, tenperatura altuko lurrun-balbulak bezalako ekipamendu konplexuagoetan aurkituko ez liratekeenak. Ur-zerbitzuko giro-tenperaturak beste inon egokiak ez diren elastomeroak eta gomazko junturak erabiltzea ahalbidetzen du. Material bigun hauek ur-balbulak tantak ondo ixteko hornitzea ahalbidetzen dute.

Ur-zerbitzuko balbulen beste kontu bat eraikuntza-materialen aukeraketa da. Burdinurtuzko eta burdinurtu harikorrak asko erabiltzen dira ur-sistemetan, batez ere kanpoko diametro handiko hodietan. Brontzezko balbulen materialekin, oso ondo maneiatu daitezke hodi oso txikiak.

Ur-lanetako balbula gehienek jasaten dituzten presioak normalean 200 psi baino askoz txikiagoak dira. Horrek esan nahi du ez direla beharrezkoak presio handiko diseinuak, horma lodiagoak dituztenak. Hala ere, badira kasuak non ur-balbulak presio handiagoak jasateko eraikitzen diren, 300 psi ingurukoak. Aplikazio hauek normalean presio-iturritik gertu dauden akueduktu luzeetan izaten dira. Batzuetan, presio handiko ur-balbulak presa altu bateko presio-punturik handienetan ere aurkitzen dira.

Amerikako Ur Lanen Elkarteak (AWWA) ur-lanen aplikazioetan erabiltzen diren balbula eta aktuadore mota asko biltzen dituzten zehaztapenak argitaratu ditu.

Hondakin-ura
Instalazio edo egitura batera sartzen den edateko ur gezaren beste aldea hondakin-uren edo estolderiaren irteera da. Hodi hauek hondakin-uren fluido eta solido guztiak biltzen dituzte eta araztegi batera bideratzen dituzte. Araztegi hauek presio baxuko hodi eta balbula asko dituzte beren "lan zikina" egiteko. Hondakin-uren balbulen eskakizunak, kasu askotan, ur garbiaren zerbitzuaren eskakizunak baino askoz ere arinagoak dira. Burdinazko ate-balbulak eta erretentzio-balbulak dira zerbitzu mota honetarako aukerarik ezagunenak. Zerbitzu honetako balbula estandarrak AWWAren zehaztapenen arabera eraikitzen dira.

ENERGIA INDUSTRIA
Estatu Batuetan sortutako energia elektriko gehiena erregai fosilak eta abiadura handiko turbinak erabiltzen dituzten lurrun-lantegietan sortzen da. Zentral elektriko moderno baten estalkia kenduz gero, presio handiko eta tenperatura handiko hodi-sistemen ikuspegia lortuko litzateke. Hodi nagusi hauek dira lurrun-energia sortzeko prozesuan kritikoenak.

Ate-balbulak zentral elektrikoen piztu/itzaltzeko aplikazioetarako aukera nagusia izaten jarraitzen dute, nahiz eta helburu berezietarako Y ereduko globo-balbulak ere aurkitzen diren. Errendimendu handiko eta zerbitzu kritikoetarako bola-balbulak gero eta ezagunagoak dira zentral elektrikoen diseinatzaile batzuen artean, eta aurrera egiten ari dira behin balbula linealek menderatutako mundu honetan.

Metalurgia funtsezkoa da potentzia-aplikazioetako balbulentzat, batez ere presio eta tenperatura superkritiko edo ultra-superkritiko funtzionamendu-tarteetan funtzionatzen dutenentzat. F91, F92, C12A, hainbat Inconel eta altzairu herdoilgaitz aleaziorekin batera, erabili ohi dira gaur egungo zentral elektrikoetan. Presio-klaseen artean 1500, 2500 eta kasu batzuetan 4500 daude. Puntako potentzia-zentralen izaera modulatzaileak (behar den moduan bakarrik funtzionatzen dutenak) tentsio handia eragiten die balbulei eta hodiei, eta diseinu sendoak behar dira zikloen, tenperaturaren eta presioaren konbinazio muturrekoei aurre egiteko.
Lurrun-balbula nagusiez gain, zentral elektrikoak hodi osagarriz hornituta daude, eta horietan hainbat ate-, globo-, erretentzio-, tximeleta- eta bola-balbula daude.

Zentral nuklearrek lurrun/abiadura handiko turbina printzipio beraren arabera funtzionatzen dute. Desberdintasun nagusia da zentral nuklear batean lurruna fisio prozesutik datorren beroaren bidez sortzen dela. Zentral nuklearren balbulak erregai fosiletan oinarritutako lehengusuen antzekoak dira, jatorria eta fidagarritasun absolutua izan ezik. Balbula nuklearrak estandar oso altuekin fabrikatzen dira, eta kalifikazio eta ikuskapen dokumentazioak ehunka orrialde betetzen ditu.

PETROLIO ETA GASAREN EKOIZPENA
Petrolio eta gas putzuek eta ekoizpen instalazioek balbulen erabiltzaile handiak dira, balbula astun asko barne. Ehunka oin airera botatzen diren petrolio-zorrotadak jada ez badira ere litekeena, irudiak lurpeko petrolio eta gasaren presio potentziala erakusten du. Horregatik jartzen dira putzu-buruak edo Gabonetako zuhaitzak putzu baten hodi-kate luzearen goialdean. Multzo hauek, balbulen eta osagarri berezien konbinazioarekin, 10.000 psi-tik gorako presioak jasateko diseinatuta daude. Gaur egun lurrean zulatutako putzuetan gutxitan aurkitzen diren arren, presio altuak itsasertzeko putzu sakonetan aurkitzen dira maiz.

Putzu-buruko ekipamenduen diseinua API espezifikazioek arautzen dute, hala nola 6A, Putzu-buruko ekipamenduen espezifikazioa eta Gabonetako zuhaitza. 6A-n jasotako balbulak presio oso altuetarako baina tenperatura moderatuetarako diseinatuta daude. Gabonetako zuhaitz gehienek ate-balbulak eta txoke izeneko globo-balbula bereziak dituzte. Txokeak putzutik datorren emaria erregulatzeko erabiltzen dira.

Putzu-buruez gain, petrolio- edo gas-eremuetan instalazio osagarri asko daude. Petrolioa edo gasa aurretratatzeko prozesu-ekipoek balbula ugari behar dituzte. Balbula hauek normalean klase baxuagoetarako sailkatutako karbono-altzairuzkoak dira.

Batzuetan, fluido oso korrosibo bat —hidrogeno sulfuroa— egoten da petrolio gordinean. Material hau, gas garratza ere deitua, hilgarria izan daiteke. Gas garratzaren erronkei aurre egiteko, NACE Nazioarteko MR0175 zehaztapenaren araberako material bereziak edo materialak prozesatzeko teknikak jarraitu behar dira.

ITSASOKO INDUSTRIA
Itsasertzeko petrolio-plataformen eta ekoizpen-instalazioen hodi-sistemek hainbat zehaztapen desberdinekin eraikitako balbula ugari dituzte, fluxu-kontrolaren hainbat erronkari aurre egiteko. Instalazio hauek hainbat kontrol-sistema-begizta eta presio-erliebearen gailu ere badituzte.

Petrolio-ekoizpen instalazioetan, arteria-bihotza benetako petrolioa edo gasa berreskuratzeko hodi-sistema da. Plataforman bertan ez egon arren, ekoizpen-sistema askok 10.000 oin edo gehiagoko sakonera desegokietan funtzionatzen duten Gabonetako zuhaitzak eta hodi-sistemak erabiltzen dituzte. Ekoizpen-ekipo hau American Petroleum Institute-ren (API) estandar zorrotz askoren arabera eraikitzen da eta API Gomendatutako Praktiketan (RP) aipatzen da.

Petrolio-plataforma handi gehienetan, putzu-burutik datorren fluido gordinari prozesu gehigarriak aplikatzen zaizkio. Horien artean, ura hidrokarburoetatik bereiztea eta gasa eta gas natural likidoak fluido-jariotik bereiztea daude. Gabonetako zuhaitzaren ondorengo hodi-sistema hauek, oro har, American Society of Mechanical Engineers B31.3 hodi-kodeen arabera eraikitzen dira, balbulak API balbulen espezifikazioen arabera diseinatuta, hala nola API 594, API 600, API 602, API 608 eta API 609.

Sistema horietako batzuek API 6D ate-balbulak, bola-balbulak eta erreten-balbulak ere izan ditzakete. Plataformako edo zulatzeko ontziko hodiak instalazioaren barnekoak direnez, ez dira aplikatzen API 6D balbulak hodietarako erabiltzeko baldintza zorrotzak. Hodi-sistema hauetan balbula mota ugari erabiltzen diren arren, aukeratutako balbula mota bola-balbula da.

HODI-LINEAK
Hodi gehienak bistatik ezkutatuta egon arren, haien presentzia normalean agerikoa da. "Petrolio-hodia" dioten seinale txikiak lurpeko garraio-hodien presentziaren adierazle nabarmena dira. Hodi hauek balbula garrantzitsu askorekin hornituta daude beren luzeran zehar. Hodietako larrialdi-itxiera-balbulak arauek, kodeek eta legeek zehaztutako tarteetan aurkitzen dira. Balbula hauek funtsezko zerbitzua betetzen dute hodi baten zati bat isolatzeko, ihes baten kasuan edo mantentze-lanak behar direnean.

Hodi baten ibilbidean zehar sakabanatuta daude, halaber, hodia lurretik ateratzen den eta hodirako sarbidea dagoen instalazioak. Estazio hauek "txerri" jaurtiketa ekipamenduen egoitza dira, hodietan sartzen diren gailuak linea ikuskatzeko edo garbitzeko. Txerri jaurtiketa estazio hauek normalean hainbat balbula izaten dituzte, ate motakoak edo bola motakoak. Hodi sistema bateko balbula guztiek ataka osokoak izan behar dute (irekitze osoa) txerriek igarotzea ahalbidetzeko.

Hodiek energia behar dute hodiaren marruskadurari aurre egiteko eta linearen presioa eta fluxua mantentzeko. Konpresore edo ponpaketa estazioak erabiltzen dira, prozesu-instalazio baten bertsio txikiak diruditenak, pitzadura-dorre alturik gabe. Estazio hauetan dozenaka ate-balbula, bola-balbula eta kontrol-balbula daude.
Hodiak berak hainbat estandar eta koderen arabera diseinatzen dira, eta hodi-balbulek, berriz, API 6D hodi-balbulak jarraitzen dituzte.
Badira etxeetara eta merkataritza-eraikinetara eramaten duten hodi txikiagoak ere. Hodi hauek ura eta gasa ematen dituzte eta itxiera-balbulek babesten dituzte.
Udalerri handiek, batez ere Estatu Batuetako iparraldekoek, lurruna hornitzen dute bezero komertzialen berokuntza-beharretarako. Lurrun-hornikuntza-hodi hauek hainbat balbula dituzte lurrun-hornikuntza kontrolatu eta erregulatzeko. Fluidoa lurruna bada ere, presioak eta tenperaturak zentral elektrikoetako lurrun-sorkuntzan aurkitzen direnak baino txikiagoak dira. Hainbat balbula mota erabiltzen dira zerbitzu honetan, nahiz eta tapoi-balbula ospetsua oraindik ere aukera ezaguna izan.

FINDEGIA ETA PETROKIMIKA
Findegiko balbulek beste edozein balbula-segmentuk baino erabilera industrial handiagoa dute. Findegietan fluido korrosiboak eta, kasu batzuetan, tenperatura altuak daude.
Faktore hauek baldintzatzen dute nola eraikitzen diren balbulak API balbulen diseinu-zehaztapenen arabera, hala nola API 600 (ate-balbulak), API 608 (bola-balbulak) eta API 594 (kontrol-balbulak). Balbula horietako askok jasaten duten zerbitzu gogorra dela eta, korrosioaren aurkako tolerantzia gehigarria behar izaten da askotan. Tolerantzia hori API diseinu-dokumentuetan zehaztutako horma-lodiera handiagoetan islatzen da.

Ia balbula mota nagusi guztiak aurki daitezke ugaritasunez findegi handi tipiko batean. Nonahikoa den ate-balbula da oraindik ere mendiko erregea, populazio handiena duena, baina laurdeneko bira-balbulek gero eta merkatu-kuota handiagoa hartzen ari dira. Industria honetan (garai batean produktu linealek menderatzen zutena) arrakastaz sartzen ari diren laurdeneko bira-produktuen artean, errendimendu handiko hirukoitz desplazamenduko tximeleta-balbulak eta metalezko eserlekuko bola-balbulak daude.

Ate-balbula, globo-balbula eta erretentzio-balbula estandarrak oraindik ere masiboki aurkitzen dira, eta haien diseinu sendoari eta fabrikazio-ekonomiari esker, ez dira laster desagertuko.
Findegiko balbulen presio-balorazioek 150 klasetik 1500 klasera bitartekoak dira, 300 klasea izanik ezagunena.
Karbonozko altzairu arruntak, hala nola WCB kalifikazioa (galdaketa) eta A-105 (forjatua), findegietako zerbitzuetarako balbuletan zehaztu eta erabiltzen diren material ezagunenak dira. Fintze-prozesuetako aplikazio askok karbonozko altzairu arrunten tenperatura-mugak gainditzen dituzte, eta tenperatura altuagoko aleazioak zehazten dira aplikazio horietarako. Horien artean ezagunenak kromo/molibdenozko altzairuak dira, hala nola % 1-1/4 Cr, % 2-1/4 Cr, % 5 Cr eta % 9 Cr. Altzairu herdoilgaitzak eta nikel handiko aleazioak ere erabiltzen dira fintze-prozesu bereziki gogor batzuetan.

KIMIKOA
Industria kimikoa balbula mota eta material guztietako erabiltzaile handia da. Lote txikiko lantegietatik hasi eta Golkoko kostaldean aurkitzen diren petrokimika-konplexu erraldoietaraino, balbulak prozesu kimikoen hodi-sistemen zati handi bat dira.

Prozesu kimikoetako aplikazio gehienak fintze-prozesu eta energia-sorkuntza askorekin alderatuta presio txikiagoa dute. Landare kimikoetako balbulen eta hodien presio-klase ezagunenak 150 eta 300 klaseak dira. Landare kimikoak izan dira, halaber, azken 40 urteetan balbula linealen merkatu-kuota bereganatzeko eragile nagusia. Ihesik gabeko itxiera duen eserleku erresilienteko bola-balbula ezin hobea da landare kimikoetako aplikazio askotarako. Balbula-balbularen tamaina trinkoa ere ezaugarri ezaguna da.
Oraindik ere badira balbula linealak nahiago diren zenbait produktu kimiko planta eta prozesu. Kasu hauetan, API 603 estandarrean diseinatutako balbula ezagunak, horma meheagoak eta pisu arinagokoak, normalean ate edo globo balbula dira aukerakoenak. Produktu kimiko batzuen kontrola diafragma edo pintza balbulen bidez ere lortzen da modu eraginkorrean.
Produktu kimiko eta produktu kimikoak ekoizteko prozesu askoren izaera korrosiboa dela eta, materialaren hautaketa funtsezkoa da. De facto materiala 316/316L altzairu herdoilgaitz austenitikoa da. Material honek ondo funtzionatzen du fluido desatsegin askoren korrosioari aurre egiteko.

Aplikazio korrosibo gogorrago batzuetarako, babes handiagoa behar da. Egoera hauetan, altzairu herdoilgaitz austenitikoen beste errendimendu handiko kalitate batzuk aukeratzen dira, hala nola 317, 347 eta 321. Fluido kimikoak kontrolatzeko noizean behin erabiltzen diren beste aleazio batzuk Monel, Alloy 20, Inconel eta 17-4 PH dira.

GNL ETA GASAREN BEREIZKETA
Bai gas natural likidoak (GNL) bai gasak bereizteko beharrezkoak diren prozesuek hoditeria zabala behar dute. Aplikazio hauek tenperatura kriogeniko oso baxuetan funtziona dezaketen balbulak behar dituzte. Estatu Batuetan azkar hazten ari den GNL industriak etengabe bilatzen du gasa likidotzeko prozesua hobetzea. Horretarako, hoditeria eta balbulak askoz handiagoak bihurtu dira eta presio-eskakizunak handitu dira.

Egoera honek balbula fabrikatzaileek parametro zorrotzagoak betetzeko diseinuak garatu behar izan dituzte. Laurdeneko bira-bola eta tximeleta balbulak ezagunak dira GNL zerbitzurako, 316ss [altzairu herdoilgaitza] material ezagunena izanik. ANSI 600 klasea da GNL aplikazio gehienetarako ohiko presio-muga. Laurdeneko bira-produktuak balbula mota ezagunenak diren arren, ate-balbulak, globo-balbulak eta kontrol-balbulak ere aurki daitezke lantegietan.

Gasen bereizketa zerbitzuak gasa bere oinarrizko elementuetan banatzea dakar. Adibidez, airearen bereizketa metodoek nitrogenoa, oxigenoa, helioa eta beste gas arrasto batzuk ematen dituzte. Prozesuaren tenperatura oso baxuak esan nahi du balbula kriogeniko asko behar direla.

GNL eta gas bereizketa plantek tenperatura baxuko balbulak dituzte, eta hauek funtzionamendu egokia izan behar dute baldintza kriogeniko hauetan. Horrek esan nahi du balbula-pakete sistema tenperatura baxuko fluidotik urrundu behar dela gas- edo kondentsazio-zutabe bat erabiliz. Gas-zutabe honek fluidoak paketatze-eremuaren inguruan izotz-bola bat sortzea eragozten du, eta horrek balbula-zurtoina biratzea edo igotzea eragotziko luke.

ERAIKIN KOMERTZIALAK
Merkataritza-eraikinak inguratzen gaituzte, baina eraikitzen diren bitartean arreta handiz erreparatzen ez badiegu, ez dugu ideia handirik harlanduzko, beirazko eta metalezko hormen artean ezkutatuta dauden fluido-arteria ugariri buruz.

Ia eraikin guztietan ura da ezaugarri komuna. Egitura horiek guztiek hodi-sistema ugari dituzte, hidrogeno/oxigeno konposatuaren konbinazio ugari garraiatzen dituztenak, fluido edangarrien, hondakin-uren, ur beroaren, ur grisaren eta suteen aurkako babesaren moduan.

Eraikinen biziraupenaren ikuspuntutik, suteen aurkako sistemak dira kritikoenak. Eraikinetako suteen aurkako babesa ia unibertsalki ur garbiarekin elikatzen eta betetzen da. Suteen aurkako ur-sistemak eraginkorrak izateko, fidagarriak izan behar dute, presio nahikoa izan behar dute eta egitura osoan zehar egoki kokatuta egon behar dute. Sistema hauek sute kasuan automatikoki pizteko diseinatuta daude.
Eraikin altuek beheko solairuetan eta goikoetan ur-presio bera behar dute, beraz, presio handiko ponpak eta hodiak erabili behar dira ura gora eramateko. Hodi-sistemak normalean 300 edo 600 klasekoak dira, eraikinaren altueraren arabera. Balbula mota guztiak erabiltzen dira aplikazio hauetan; hala ere, balbulen diseinuak Underwriters Laboratories edo Factory Mutual-ek onartu behar dituzte suteen zerbitzu nagusirako.

Suhiltzaileen zerbitzuko balbuletarako erabiltzen diren balbula klase eta mota berberak erabiltzen dira edateko uraren banaketan, nahiz eta onarpen prozesua ez den hain zorrotza.
Bulego eraikinetan, hoteletan eta ospitaleetan bezalako negozio-egitura handietan aurkitzen diren aire girotuko sistema komertzialak normalean zentralizatuak dira. Hozte-unitate edo galdara handi bat izaten dute hotza edo tenperatura altua transferitzeko erabiltzen den fluidoa hozteko edo berotzeko. Sistema hauek askotan R-134a bezalako hozgarriak maneiatu behar dituzte, hidrofluorokarbono bat edo, berogailu-sistema handien kasuan, lurruna. Tximeleta- eta bola-balbulen tamaina trinkoa dela eta, mota hauek ezagunak bihurtu dira HVAC hozte-sistemetan.

Lurrunaren aldetik, laurdeneko bira-balbula batzuek aurrerapausoak eman dituzte erabileran, baina iturgin-ingeniari askok oraindik ere balbula linealak eta globo-balbulak erabiltzen dituzte, batez ere hodiek muturrak soldadura bidez behar badituzte. Lurrun-aplikazio moderatu horietarako, altzairuak burdinurtuaren ordez hartu du altzairuaren soldagarritasunagatik.

Berokuntza-sistema batzuek ur beroa erabiltzen dute lurrunaren ordez transferentzia-fluido gisa. Sistema hauek brontzezko edo burdinazko balbulen bidez ondo funtzionatzen dute. Laurdeneko bira-eserleku elastikodun bola- eta tximeleta-balbulak oso ezagunak dira, nahiz eta diseinu lineal batzuk oraindik erabiltzen diren.

ONDORIOA
Artikulu honetan aipatutako balbulen aplikazioen frogak ez dira Starbucksera edo amonaren etxera egindako bidaian ikusten, baina balbula garrantzitsu batzuk beti daude gertu. Autoaren motorrean ere badaude balbulak leku horietara iristeko, hala nola karburagailuan motorrera sartzen den erregaiaren fluxua kontrolatzen dutenak eta motorrean pistoietara eta berriro ateratzen den gasolina-fluxua kontrolatzen dutenak. Eta balbula horiek gure eguneroko bizitzatik nahiko gertu ez badaude, kontuan hartu gure bihotzak lau fluxu-kontrol gailu garrantzitsuren bidez taupaka ari direla aldizka.

Hau errealitatearen beste adibide bat besterik ez da: balbulak nonahi daude. VM
Artikulu honen II. zatiak balbulak erabiltzen diren beste industria batzuk jorratzen ditu. Joan www.valvemagazine.com helbidera paper eta pasta, itsas aplikazioak, urtegiak eta energia hidroelektrikoa, eguzki-energia, burdina eta altzairua, aeroespaziala, geotermia eta artisau garagardogintza eta destilazioari buruz irakurtzeko.

GREG JOHNSON United Valve-ko (www.unitedvalve.com) presidentea da Houstonen. VALVE aldizkariko editore kolaboratzailea da, Balbula Konponketa Kontseiluko presidente ohia eta gaur egun VRCko zuzendaritzako kidea. VMAko Hezkuntza eta Prestakuntza Batzordeko kidea ere bada, VMAko Komunikazio Batzordeko presidenteordea eta Fabrikatzaileen Estandarizazio Elkarteko presidente ohia.