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CONTENIDO 1. GENERALIDADES .............................................................................................................. 4 2. TIPOS DE VÁLVULAS ....................................................................................................... 7 3. COMPONENTES DE UNA VÁLVULA ..........................................................................54 4. CARACTERÍSTICAS DE CAUDAL INHERENTE .......................................................57 5. CARACTERÍSTICA DE UNA VÁLVULA .......................................................................58 6. CARACTERÍSTICAS DE CAUDAL EFECTIVAS ........................................................62 7. SELECCIÓN DE CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LAS VÁLVULAS DE CONTROL ....................................................................................................................................63 8. CONEXIONES DE VÁLVULAS DE CONTROL ...........................................................63 9. DISEÑO TÍPICO DE CUERPO DE VÁLVULA DONDE SE MUESTRAN LA CAJA Y LOS ASIENTOS. ...................................................................................................................65 10. SELECCIÓN DE VALVULAS DE CONTROL .........................................................66 11. DIMENSIONAMIENTO .............................................................................................66 DIMENSIONAMIENTO PARA LÍQUIDOS...............................................................67 12. CAVITACIÓN Y FLASHEO ......................................................................................69 COMO ELIMINAR LA CAVITACIÓN ..........................................................................70 13. RUIDO DE LAS VALVULAS DE CONTROL: CAUSAS Y CORRECCION ........ 71 14. ACTUADORES ...............................................................................................................73 15. SELECCIÓN DE ACTUADORES ................................................................................82 16. POSICIONADORES .....................................................................................................83 17. FUNCIONES DE CONTROL DE LOS ACTUADORES ..........................................84
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VALVULAS DE CONTROL
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1. GENERALIDADES
Las válvulas de control juegan un papel muy importante al tomar parte del control automático de las plantas modernas, las cuales dependen de la correcta distribución y control del flujo de líquidos y gases. Tal control ya sea para el intercambio de energía, reducción de presión o simplemente para llenar tanques, depende de alguna forma que el elemento final de control haga el trabajo. Dentro del lazo de control, las válvulas tienen tanta importancia como el elemento primario, el transmisor y el controlador. Los elementos finales de control pueden ser considerados como el músculo del control automático ya que ellos proporcionan la amplificación de la fuerza entre los bajos niveles de energía en los controladores y los niveles de energía superiores necesarios para llevar a cabo su función en el control de flujo de fluidos. Las válvulas de control son las más utilizadas como elementos finales de control. Otros elementos utilizados como elemento final son: motores eléctricos, ventiladores con aletas, bombas dosificadoras, dampers. En muchos sistemas las válvulas de control a diferencia de otros componentes, están sujetas a las más severas condiciones de presión, temperatura, corrosión y contaminación, y se comportan satisfactoriamente con una mínima atención que se les dé. Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta mas de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia. La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa para nosotros la cantidad total de fluido que ha pasado por una sección de terminada de un conducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo.
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VÁLVULA DE CONTROL. La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada. Una válvula de control funciona como una resistencia variable en la tubería y provee una caída de presión por el cambio de turbulencia en el flujo laminar, la caída de presión es causada por un cambio en la resistencia de la válvula o “drag” (arrastre). Para los gases que se aproximan a las condiciones adiabáticas, las desviaciones dependen del grado de NO-IDEALIDAD del gas. En el caso de los líquidos la presión es disipada por la turbulencia o bien por el arrastre, en cualquier caso esto convierte la energía debido a la presión en calor, resultando un incremento de temperatura muy pequeño. PARTES DE LAS VÁLVULAS DE CONTROL. Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la parte motriz o actuador y el cuerpo. ACTUADOR: el actuador también llamado accionador o motor, puede ser neumático, eléctrico o hidráulico, pero los más utilizados son los dos primeros, por ser las más sencillas y de rápida actuaciones. Aproximadamente el 90% de las válvulas utilizadas en la industria son accionadas neumáticamente. Los actuadores neumáticos constan básicamente de un diafragma, un vástago y un resorte tal como se muestra en la figura. Lo que se busca en un actuador de tipo neumático es que cada valor de la presión recibida por la válvula corresponda una posición determinada del vástago. Teniendo en cuenta que la gama usual de presión es de 3 a 15 lbs/pulg² en la mayoría de los actuadores se selecciona el área del diafragma y la constante del resorte de tal manera que un cambio de presión de 12 lbs/pulg², produzca un desplazamiento del vástago igual al 100% del total de la carrera. EL CUERPO DE LA VÁLVULA: es la porción que actúa sobre el fluido de proceso. Consiste de un cuerpo o cubierta, trim o interiores, bonete y a veces una brida en el fondo y está provista de rosca o de bridas para conectarla a la tubería; se puede considerar que es la parte que hace el papel de recipiente a presión, la cual deberá cumplir con las condiciones de presión, temperatura y tolerancia a la corrosión de la misma manera que un recipiente. El cuerpo de la válvula contiene en su interior un obturador (tapón) que es quien realiza la función de control de paso del fluido y puede actuar en la dirección de su propio eje o bien tener un movimiento rotativo. Está unido a un vástago que pasa a través de la tapa del cuerpo y que es accionado por el actuador. Cada tipo de válvula tiene ciertas ventajas y desventajas para los requerimientos de un servicio dado y deberá seleccionarse adecuadamente.
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CONEXIÓN PARA SEÑAL NEUMÁTICA CAJA DEL DIAFRAGMA
DIAFRAGMA Y VÁSTAGO MOSTRADOS EN POSICIÓN SUPERIOR PLATO DEL DIAFRAGMA
RESORTE DEL DIAFRAGMA VÁSTAGO DEL ACTUADOR ASIENTO DEL RESORTE AJUSTE DEL RESORTE CONECTOR DEL VASTAGO YUGO INDICADOR DE POSICIÓN DE LA VÁLVULA INDICADOR DE ESC ALA
2.
ACTUADOR DE ACCION DIRECTA VÁLVULA CON VÁSTAGO Y TAPÓN BRIDA EMPAQUE
DE
YUGO PARA CONEXIÓN DEL ACTUADOR EMPAQUE CAJA DE EMPAQUE
EMPÁQUE DEL BONETE EMPAQUE EN ESPIRAL
BONETE TAPON DE LA VALVULA CAJA DE EMPAQUES
CAJA EMPAQUE DEL ANILLO DEL ASIENTO ANILLO DE ASIENTO
CUERPO DE LA VÁLVULA
1.
EMPUJE PARA CERRAR EL CUERPO DE LA VÁLVULA
Figura No. 1 (Válvula de control y sus partes)
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2. TIPOS DE VÁLVULAS Categorías de válvulas. Debido a las diferentes variables, no puede haber una válvula universal; por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han creado innumerables diseños y variantes con el paso de los años, conforme se han desarrollado nuevos materiales. Todos los tipos de válvulas recaen en nueve categorías: válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de apriete, válvulas de diafragma, válvulas de macho, válvulas de retención y válvulas de desahogo (alivio). Estas categorías básicas se describen a continuación. Seria imposible mencionar todas las características de cada tipo de válvula que se fabrica y no se ha intentado hacerlo. Más bien se presenta una descripción general de cada tipo en un formato general, se dan recomendaciones para servicio, aplicaciones, ventajas, desventajas y otra información útil. Las válvulas por el diseño del cuerpo y el movimiento del obturador (tapón) se clasifican en dos grandes tipos. Las válvulas pueden ser de movimiento lineal ó de movimiento rotatorio.
Válvulas de globo Válvulas de ángulo Válvulas de tres vías Válvulas en “Y” Válvulas de jaula Válvulas de compuerta Válvulas de cuerpo partido Válvulas Saunders Válvulas de compresión
Válvulas de movimiento lineal
Válvulas rotatorias Válvulas de mariposa Válvulas de bola Válvulas de macho Válvulas de orificio ajustable Válvulas de flujo axial
Válvula de movimiento rotativo
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VÁLVULAS DE GLOBO (SIMPLE ASIENTO) Son las válvulas de control más comunes, son para uso poco frecuente y pueden tener uno o dos asientos. Sofisticadas válvulas de globo en acero al carbón, acero inoxidable y aleaciones especiales, utilizadas ampliamente en industrias de procesos, incluidas plataformas marinas, petróleo y gas. También incluye diseños para servicios especializados como aplicaciones criogénicas, altas presiones, tamaños grandes y nucleares. Las válvulas de un solo asiento que se muestra en la figura No. 2. Generalmente son empleadas cuando se requieren cierre hermético, sirven para cortar o regular el flujo del líquido que es su principal uso. El cambio de sentido del flujo (dos vueltas en ángulo recto) en la válvula ocasiona turbulencia y caída de presión, esta turbulencia produce menor duración del asiento; se encuentran en diferentes tamaños, donde la cancelación parcial de las fuerzas de desbalance actúa en el vástago de la válvula. Las válvulas de simple asiento precisan de un actuador de mayor tamaño para que el obturador cierre en contra de la presión diferencial del proceso. Por lo tanto, se emplean cuando la presión del fluido es baja y se precisa que las fugas en posición de cierre sean mínimas. Las válvulas de un solo asiento generalmente están guiadas en la parte superior, es decir el tapón está guiado dentro de la porción más baja del bonete de la válvula. Los extremos del cuerpo de la válvula, que pueden ser con brida, soldados o con rosca suelen medir desde 1/8 hasta 30”.
Figura No. 2 Válvula de Globo Simple Asiento
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VALVULAS DE GLOBO
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VALVULAS DE GLOBO (DOBLE ASIENTO) Como se muestra en la figura 6 son generalmente guiados arriba y abajo. La ventaja de esta construcción reside en la reducción de fuerza requerida para cerrarla ya que el fluido ejerce fuerzas hacia los dos asientos tendiendo a anularse dichas fuerzas. Por consiguiente tienen 2 puertos de diferentes diámetros (Φ). Estas válvulas a veces son llamadas semi-balanceadas. En la válvula de doble asiento la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presión diferencial a través del obturador es menor que en la válvula de simple asiento. Por este motivo se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. En posición de cierre las fugas son mayores que en una válvula de simple asiento. Las válvulas de globo se pueden construir de bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, acero inoxidable, latón y aleaciones resistentes a la corrosión.
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Figura No. 7 Válvula de Globo Doble Asiento Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería. Recomendada para Estrangulación o regulación de circulación. Para accionamiento frecuente. Para corte positivo de gases o aire. Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación. Aplicaciones Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas. Ventajas Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento. Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete. Control preciso de la circulación. Disponible con orificios múltiples. Desventajas Gran caída de presión. Costo relativo elevado. Variaciones Normal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías. Diseños de bonete incorporado, junta sin bonete, angulares, patrón T, patrón Y, y con sello de presión Diseños de aleaciones fundidas y forjadas Materiales Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, plásticos. Componentes: diversos. Tamaños desde 1/4" a 24" Tipos de presión desde ASME 150 hasta 4500 Margen de temperatura: -50ºF a 1200ºF
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Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Instalar de modo que la presión este debajo del disco, excepto en servicio con vapor a alta temperatura. Registro en lubricación. Hay que abrir ligeramente la válvula para expulsar los cuerpos extraños del asiento. Apretar la tuerca de la empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura. Especificaciones para el pedido Tipo de conexiones de extremo. Tipo de disco. Tipo de asiento. Tipo de vástago. Tipo de empaquetadura o sello del vástago. Tipo de bonete. Capacidad nominal para presión. Capacidad nominal para temperatura.
Figura No. 8 Válvulas de globo.
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VÁLVULAS DE ANGULO Las válvulas en ángulo son básicamente, válvulas de globo que tienen conexiones de entrada y de salida en ángulo recto. Este tipo de válvulas se muestran en la figura No. 4. Su empleo principal es para servicio de regulación (estrangulamiento) y cierre en aplicaciones de petróleo, gas, productos petroquímicos, electricidad, plataformas marinas y otras aplicaciones intensivas. Diseñadas especialmente para servicios donde una alta eficacia de flujos, cierre hermético y una prolongada vida útil constituye un requisito fundamental. Presentan menos resistencia al flujo que las de globo, también se usan para prevenir una acumulación de sólidos en la pared del cuerpo de la válvula. Permite obtener un flujo de caudal regular sin excesivas turbulencias y es adecuada para disminuir la erosión cuando ésta es considerable por las características del fluido o por la excesiva presión diferencial. El diseño de la válvula es idóneo para el control de fluidos que vaporizan, para trabajar con grandes presiones diferenciales y para los fluidos que contienen sólidos en suspensión. A veces son erróneamente utilizadas para altas caídas de presión, ya que esto causa problemas de vibración y ruido. Otra desventaja en muchas aplicaciones es la alta recuperación obtenida con el patrón de flujo de la línea, esto significa un bajo índice de cavitación para bajos o moderados ∆P's.Es (autodrenable) entonces, también se puede aplicar para líquidos radioactivos.
Fabricadas de acuerdo con las normas API y ASME/ANSI (Los materiales de construcción son más o menos los mismos que para las válvulas de globo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, monel, acero fundido, acero inoxidable, PVC, polipropileno y grafito impermeable). Probadas de acuerdo con API 598 Diseños con bonete integrado o sello de presión Contamos con diseños de sello con fuelle y empaquetadura de prensaestopas Bridas tipo RF y RTJ, soldadas a tope y cuerpos con extremos especiales Modelos disponibles para servicios peligrosos, incluidas aplicaciones con cloro, etc. Tamaños desde 2" a 24" Tipos de presión desde ANSI 150 hasta 4500 Margen de temperatura desde -320ºF a 750ºF
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Figura No. 9
Válvulas De Ángulo
Figura No. 10 Válvula de ángulo
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Figura No. 11 Válvula de ángulo de alta integridad
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VÁLVULAS DE TRES VIAS Válvulas mezcladoras este tipo de válvulas se emplean principalmente para combinar o mezclar fluidos, figura No. 12a, son diseñadas como una extensión típica de las válvulas de doble puerto. Válvulas diversoras. Estas válvulas también sirven para derivar de un flujo de entrada a dos de salida, figura No. 12b. La relación entre las dos corrientes de fluidos están determinadas por la posición del tapón.
a) Mezcladora
b) Diversora
Figura No.12 Válvulas de Tres Vías
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Figura No.13 Válvulas de Tres Vías
Figura No.14 Válvulas de Cuatro Vías
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Función Las válvulas desviadoras motorizadas conmutan automáticamente el flujo de líquido caloportador en las instalaciones de climatización e hidrosanitarias. Las altas prestaciones hidráulicas de estas válvulas, unidas al tamaño reducido y a la facilidad de uso, las hace particularmente idóneas para instalaciones de calefacción o producción de agua caliente sanitaria. Las válvulas de esfera motorizadas se utilizan en dichas instalaciones sobre todo por las siguientes características: Ausencia de pérdidas Maniobras rápidas (apertura y cierre de la válvula) Capacidad de funcionar con presiones diferenciales elevadas Bajas pérdidas de carga Combinación con cualquier tipo de mando de tres contactos para obtener un control completo en la fase de apertura y cierre, gracias a las características eléctricas del dispositivo.
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Esquemas de aplicación Instalación de producción de agua caliente sanitaria con acumulador La válvula desviadora envía el agua calentada por la caldera con prioridad al acumulador para mantener la temperatura en el circuito sanitario. Cuando se alcanza la temperatura ajustada en el acumulador, el agua se desvía al circuito de calefacción. Instalación solar con válvula de tres vías desviadora Si el agua procedente del acumulador está a una temperatura inferior al ajuste del termostato, la válvula desviadora la manda a la caldera. En caso contrario, la válvula envía el agua directamente al mezclador.
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Instalación de producción de agua caliente sanitaria con acumulador. La válvula desviadora envía el agua calentada por la caldera con prioridad al acumulador para mantener la temperatura en el circuito sanitario. Cuando se alcanza la temperatura ajustada en el acumulador, el agua se desvía al circuito de calefacción.
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VÁLVULAS “Y” En la figura No. 15 se puede ver su forma, es adecuada como válvula de cierre y apertura, o sea válvula de todo-nada, este tipo de válvulas son auto drenables cuando se instalan a cierto ángulo. Generalmente se aplican en instalaciones donde se tienen metales fundidos y en servicios criogénicos donde se descargan para mantener el peso de la columna fría al mínimo, por ejemplo hidrógeno líquido. El orificio para el asiento está a un ángulo de unos 45° con el sentido de flujo; por tanto, se obtiene una trayectoria más lisa, similar a la de la válvula de compuerta y hay menor caída de presión que en la válvula de globo convencional; además, tiene buena capacidad para estrangulación.
Figura No. 15 Válvula en “ Y “
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VÁLVULAS DE CUERPO DIVIDIDO Esta válvula es una modificación de la válvula de globo de simple asiento, teniendo el cuerpo dividido en dos partes (ver figura No. 16), entre las cuales está presionado el asiento. Esta disposición permite una fácil sustitución del asiento y facilita un flujo suave del fluido sin espacios muertos en el cuerpo. Se emplea para ciertos servicios corrosivos, para fluidos viscosos y en la industria alimenticia que demandan frecuente inspección o reemplazo de los interiores, ya que el mantenimiento es muy sencillo, el anillo del asiento puede ser removido. El tapón es guiado en vástago y con las válvulas que manejan slurries o fluidos que cristalizan se eliminan problemas que podrían causarse, al depositarse estos sólidos en el tope de una guía de tapón común y corriente. La desventaja es que no se pueden utilizar para plantas de fuerza donde se requieren conexiones soldadas.
Figura No. 16 Válvula de Cuerpo Dividido
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VÁLVULAS TIPO SAUNDERS (DIAFRAGMA) Este tipo de válvulas (ver figura No. 17) se presta admirablemente para control de productos como pulpa de papel, lechadas químicas, tintes y ácidos. El diafragma se asienta en el puente o vertedero de la válvula y obtiene un cierre hermético. El cuerpo presenta poca resistencia al flujo y evita la acumulación de materias en suspensión en el puente. En ésta válvula el obturador es una membrana flexible que a través de un vástago unido a un servomotor (actuador), es forzada contra un resalte del cuerpo cerrando así el paso del fluido. La válvula no viene con empaques en su construcción regular, pero un empaque de seguridad puede ser suministrado de ser necesario. La válvula se caracteriza porque el cuerpo puede revestirse fácilmente de goma o de plástico para trabajar con fluidos agresivos. Se utiliza para tratamientos de aguas, para el control de fluidos corrosivos, o teniendo sólidos en suspensión ya que tiene un diafragma entre el cuerpo y el bonete. Se debe tener cuidado en la aplicación de esta clase de válvulas en cuanto a su tamaño; bajo condiciones normales, es deseable que la válvula opere alrededor del 60% de su recorrido. Si la válvula es muy grande, el diafragma operará muy cerca del puente con la posibilidad de acumulación de sólidos en el mismo. Estas válvulas proveen solamente rango limitado y deben ser escogidas cuidadosamente en cuanto a su tamaño para que realicen un control efectivo. Se recomienda que se utilice un posicionador, para asegurar la exactitud en las aplicaciones de control proporcional.
Figura No. 17 Válvula Saunder Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la circulación.
Válvula de diafragma. UNIDAD 6
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Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total. Para servicio de estrangulación. Para servicio con bajas presiones de operación. Aplicaciones Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos. Ventajas Bajo costo. No tienen empaquetaduras. No hay posibilidad de fugas por el vástago. Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los productos que circulan. Desventajas Diafragma susceptible de desgaste. Elevada torsión al cerrar con la tubería llena. Variaciones Tipo con vertedero y tipo en línea recta. Materiales Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Lubricar a intervalos periódicos. No utilizar barras, llaves ni herramientas para cerrarla. Especificaciones para el pedido Material del cuerpo. Material del diafragma. Conexiones de extremo. Tipo del vástago. Tipo del bonete. Tipo de accionamiento. Presión de funcionamiento. Temperatura de funcionamiento.
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Válvulas para servicio de apertura y cierre ó regulación, manual o con actuador, con conexiones a proceso bridada ANSI/ 125-150
Diafragmas de Recambio Intercambiables con otras marcas en la industria de procesos, amplia gama de Polímeros (Caucho Natural, EPDM, Butilo, NBR, Neopreno®, Hypalon®, Viton®, caucho Blanco, LINATEX®) y PTFE con diversos refuerzos.
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Válvulas de Diafragma de Paso Recto y Total para aplicación ideal en servicios de abrasión aportando estanqueidad total. Válvulas para servicios de apertura y cierre, fácil mantenimiento por la parte superior. Revestimientos interiores del cuerpo y diafragmas realizados con Polímeros especiales para uso en alta abrasión. Conexiones a proceso: Bridas. DIN PN 10/16; ANSI 125-150, DN
Diafragmas de Recambio diseño de paso tipo recto para válvulas de paso recto y total. Intercambiables con otras marcas en la industria de procesos abrasivos. Amplia gama de Polímeros (Caucho Natural, EPDM, Butilo, NBR, Neopreno®, Hypalon®, Viton®, caucho Blanco, LINATEX®).
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Figura No. 18 Válvula Saunder (Diafragma)
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VÁLVULAS DE COMPUERTA Esta válvula efectúa su cierre con un disco vertical plano, o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido. Por su disposición es adecuada generalmente para control todonada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo de fluido cuando está en posición de apertura total. En la figura No. 19 se puede observar una válvula de este tipo.
Figura No. 19 Válvula de Compuerta La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento.
Válvula de compuerta. Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación. Para uso poco frecuente. Para resistencia mínima a la circulación. Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería. Aplicaciones Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos. Ventajas Alta capacidad. UNIDAD 6
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Cierre hermético. Bajo costo. Diseño y funcionamiento sencillos. Poca resistencia a la circulación.
Desventajas Control deficiente de la circulación. Se requiere mucha fuerza para accionarla. Produce cavitación con baja caída de presión. Debe estar abierta o cerrada por completo. La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco. Variaciones Cuña maciza, cuña flexible, cuña dividida, disco doble. Materiales Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, plástico de PVC. Componentes diversos. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Lubricar a intervalos periódicos. Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura. Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes y al comprobar que las válvulas estén cerradas. No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca. Abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque hidráulico en la tubería. Cerrar las válvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y mugre atrapados. Especificaciones para el pedido Tipo de conexiones de extremo. Tipo de cuña. Tipo de asiento. Tipo de vástago. Tipo de bonete. Tipo de empaquetadura del vástago. Capacidad nominal de presión para operación y diseño. Capacidad nominal de temperatura para operación y diseño.
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VÁLVULAS DE COMPRESIÓN Las válvulas de compresión son las más sencillas y baratas de todas, se pueden utilizar para servicio de corte o de estrangulación, que puede variar del 10% al 95% de su capacidad especificada de flujo. Dado que el líquido está aislado de las piezas metálicas mediante tubos de caucho o de plástico, se pueden controlar muy bien los líquidos corrosivos. Su principio de funcionamiento es oprimir un tubo flexible con un mecanismo de compresión. Igual que las válvulas de diafragma se caracterizan porque proporcionan un óptimo control en posición de cierre parcial y se aplican fundamentalmente en el manejo de fluidos negros corrosivos, viscosos o conteniendo partículas sólidas en suspensión, en la figura No. 10 se muestra un tipo de estas válvulas. Aunque se dice que algunas válvulas de compresión son buenas para servicio al vacío intenso, no se recomienda la válvula normal de compresión, porque se puede colapsar el tubo flexible .Los componentes principales de la válvula de compresión son el cuerpo y un mecanismo opresor. El cuerpo es un manguito que pude ser de caucho, y tiene extremos de brida y abrazadera para acoplarlos con el tubo, tiene limitaciones de temperatura y presión. El mecanismo de compresión se puede accionar con un volante, una rueda de cadena o con actuador hidráulico o eléctrico. Estas válvulas se fabrican con una amplia gama de materiales que incluyen Caucho, Hypalón, Neopreno, Uretano, Caucho de butilo o de siliconas.
Figura No. 10 Válvula de Compresión La válvula de apriete es de vueltas múltiples y efectúa el cierre por medio de uno o mas elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir entre si para cortar la circulación.
Válvula de apriete. UNIDAD 6
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Recomendada para Servicio de apertura y cierre. Servicio de estrangulación. Para temperaturas moderadas. Cuando hay baja caída de presión a través de la válvula. Para servicios que requieren poco mantenimiento. Aplicaciones Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de sólidos en suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos, servicio de alimentos. Ventajas Bajo costo. Poco mantenimiento. No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan. Diseño sencillo. No corrosiva y resistente a la abrasión. Desventajas Aplicación limitada para vació. Difícil de determinar el tamaño. Variaciones Camisa o cuerpo descubierto; camisa o cuerpo metálicos alojados. Materiales Caucho, caucho blanco, Hypalon, poliuretano, neopreno, neopreno blanco, Buna-N, Buna-S, Viton A, butilo, caucho de siliconas, TFE. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Los tamaños grandes pueden requerir soportes encima o debajo de la tubería, si los soportes para el tubo son inadecuados. Especificaciones para el pedido Presión de funcionamiento. Temperatura de funcionamiento. Materiales de la camisa. Camisa descubierta o alojada.
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VÁLVULAS ROTATORIAS Son válvulas de obturador de superficie esférica que tiene un movimiento rotativo excéntrico y que esta unido al eje de giro por uno o dos brazos flexibles, (como se muestra en la figura 11). El eje de giro sale al exterior del cuerpo y es accionado por el vástago de un actuador. El par de éste es reducido gracias al movimiento excéntrico de la cara esférica del obturador. Las válvulas pueden tener un cierre estanco mediante aros de teflón dispuestos en el asiento y se caracteriza por su gran capacidad de caudal, comparable a las válvulas de mariposa y a las de bola y por su elevada pérdida de carga admisible, bajo peso, simplicidad de diseño, están limitadas a usar ΔP bajas particularmente para tamaños grandes.
Figura No. 11 Válvula de Obturador Excéntrico Rotatorio
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VÁLVULAS DE OBTURADOR CILINDRO EXCÉNTRICO Este tipo de válvulas entra dentro del tipo de las rotatorias, tienen un obturador cilíndrico que asienta contra un cuerpo cilíndrico (ver figura No.12). El cierre hermético se consigue con un revestimiento de goma o teflón en la cara del cuerpo donde asienta el obturador. La válvula es de bajo costo y tiene una capacidad relativamente alta, es adecuada para fluidos corrosivos y líquidos viscosos o conteniendo sólidos en suspensión.
Figura No. 12 Válvula de Obturador Cilíndrico Excéntrico
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VÁLVULAS DE MARIPOSA Este tipo de válvulas rotatorias son las más antiguas, son sencillas, ligeras y de bajo costo; el costo de mantenimiento también es bajo porque tienen un mínimo de piezas movibles, los tamaños más típicos de aplicación son de 2 a 36” o mayores, se emplean para el control de grandes caudales de fluidos a bajas y moderadas presiones. El cuerpo está formado por un anillo cilíndrico dentro del cual gira transversalmente un disco transversal (ver figura No. 13). Un diseño modificado para este tipo de válvulas es el disco montado excéntricamente para permitir un cierre hermético mediante un anillo de goma encastrado en el cuerpo, el anillo puede ser Neopreno Buna N, Vitó-n o teflón. El diseño más común del cuerpo es sin bridas o conexión waffer. Un actuador exterior acciona el eje de giro del disco y ejerce su par máximo cuando la válvula esta totalmente abierta (en control todo-nada se consideran 90° y en control continuo 60°, a partir de la posición de cierre ya que la última parte del giro es bastante inestable), siempre que la presión diferencial permanezca constante. En la selección de la válvula es importante considerar las presiones diferenciales correspondientes a las posiciones de completa apertura y de cierre; se necesita una fuerza grande del actuador para accionar la válvula en caso de una caída de presión elevada. La fuerza que se requiere para cerrar los actuadores esta dictaminada por la combinación de dos factores, la fuerza de fricción debido a la caída de presión y el torque dinámico inducido por el flujo.
Figura No. 13 Válvula de Mariposa La válvula de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la circulación por medio de un disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la circulación.
Válvula de mariposa.
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Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total. Servicio con estrangulación. Para accionamiento frecuente. Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos. Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería. Para baja ciada de presión a través de la válvula. Aplicaciones Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión. Ventajas Ligera de peso, compacta, bajo costo. Requiere poco mantenimiento. Numero mínimo de piezas móviles. No tiene bolas o cavidades. Alta capacidad. Circulación en línea recta. Se limpia por si sola. Desventajas Alta torsión (par) para accionarla. Capacidad limitada para caída de presión. Propensa a la cavitación. Variaciones Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento. Materiales Cuerpo: hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleación 20, bronce, Monel. Disco: todos los metales; revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar, Buna-N, neopreno, Hypalon. Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Se puede accionar con palanca, volante o rueda para cadena. Dejar suficiente espacio para el movimiento de la manija, si se acciona con palanca. Las válvulas deben estar en posición cerrada durante el manejo y la instalación. Especificaciones para el pedido Tipo de cuerpo. Tipo de asiento. Material del cuerpo. Material del disco. Material del asiento. Tipo de accionamiento. Presión de funcionamiento. UNIDAD 6
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Temperatura de funcionamiento.
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VÁLVULAS DE BOLA Actualmente las válvulas de bola (ver figura No. 14) ya han sido aceptadas para trabajar en servicios modulantes ya que inicialmente este tipo de válvulas fueron diseñadas para ser válvulas manuales con cierre hermético. Sin embargo tienen una excelente rangeabilidad y una capacidad única para manejar lodos o materiales fibrosos. Las válvulas de bola encontraron su principal aplicación en la industria del papel y celulosa donde se requiere un buen patrón de flujo, cierre hermético y fácil operación. También es el tipo de válvula más adecuada para manejar slurries porque minimizan la tendencia a sedimentarse. Se han desarrollado dos conceptos diferentes en la construcción de estas válvulas, una es donde se utiliza una esfera completa y la otra donde se utiliza un segmento esférico el cual es soportado por una flecha. El cuerpo de la válvula tiene una cavidad interna esférica que alberga un obturador en forma de esfera o de bola (de ahí su nombre). La bola tiene un corte adecuado (usualmente en V) que fija la curva característica de la válvula y gira transversalmente accionada por un servomotor (actuador) exterior. El cierre se logra con un aro de teflón incorporado al cuerpo contra el cual asienta la bola cuando la válvula está cerrada. En posición de apertura total, la válvula equivale aproximadamente en tamaño a 75% del tamaño de la tubería. Una válvula de bola típica es la válvula de macho que consiste en un macho de forma cilíndrica con un orificio transversal igual al diámetro interior de la tubería. El macho ajusta en el cuerpo de la válvula y tiene un movimiento de giro de 90°. Se utiliza generalmente en el control manual todo-nada de líquidos o gases.
Figura No. 14 Válvula de Bola Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto.
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Válvula de bola. Recomendada para Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación. Cuando se requiere apertura rápida. Para temperaturas moderadas. Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación. Aplicaciones Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas. Ventajas Bajo costo. Alta capacidad. Corte bidireccional. Circulación en línea recta. Pocas fugas. Se limpia por si sola. Poco mantenimiento. No requiere lubricación. Tamaño compacto. Cierre hermético con baja torsión (par). Desventajas Características deficientes para estrangulación. Alta torsión para accionarla. Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras. Propensa a la cavitación. Variaciones Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías, Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido. Materiales Cuerpo: hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros inoxidables, titanio, tántalo, zirconio; plásticos de polipropileno y PVC. Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Dejar suficiente espacio para accionar una manija larga. UNIDAD 6
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Especificaciones para el pedido Temperatura de operación. Tipo de orificio en la bola. Material para el asiento. Material para el cuerpo. Presión de funcionamiento. Orificio completo o reducido. Entrada superior o entrada lateral.
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VÁLVULAS DE MACHO La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90°.
Figura 15 Válvula de macho. Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total. Para accionamiento frecuente. Para baja caída de presión a través de la válvula. Para resistencia mínima a la circulación. Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería. Aplicaciones Servicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos. Ventajas Alta capacidad. Bajo costo. Cierre hermético. Funcionamiento rápido. Desventajas Requiere alta torsión (par) para accionarla. Desgaste del asiento. Cavitación con baja caída de presión. Variaciones Lubricada, sin lubricar, orificios múltiples. Materiales Hierro, hierro dúctil, acero al carbono, acero inoxidable, aleación 20, Monel, níquel, Hastelloy, camisa de plástico. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Dejar espacio libre para mover la manija en las válvulas accionadas con una llave. En las válvulas con macho lubricado, hacerlo antes de ponerlas en servicio. En las válvulas con macho lubricado, lubricarlas a intervalos periódicos. Especificaciones para pedido Material del cuerpo. UNIDAD 6
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Material del macho. Capacidad nominal de temperatura. Disposición de los orificios, si es de orificios múltiples. Lubricante, si es válvula lubricada.
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VÁLVULAS DE FLUJO AXIAL Las válvulas de flujo axial consisten en un diafragma accionado neumáticamente que mueve un pistón, el cual a su vez comprime un fluido hidráulico contra un obturador formado por un material elastómero. De este modo, el obturador se expansiona para cerrar el flujo anular del fluido. Este tipo de válvulas se emplean para gases y son especialmente silenciosas (ver figura15).
Figura No. 16 Válvula de Flujo Axial
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VÁLVULAS DE RETENCIÓN (CHECK) Y DE DESAHOGO (ALIVIO) Hay dos categorías de válvulas y son para uso específico, más bien que para servicio general: válvulas de retención (check) y válvulas de desahogo (alivio). Al contrario de los otros tipos descritos, son válvulas de accionamiento automático, funcionan sin controles externos y dependen para su funcionamiento de sentido de circulación o de las presiones en el sistema de tubería. Como ambos tipos se utilizan en combinación con válvulas de control de circulación, la selección de la válvula, con frecuencia, se hace sobre la base de las condiciones para seleccionar la válvula de control de circulación. Válvulas de retención (check). La válvula de retención (fig. 17) esta destinada a impedir una inversión de la circulación. La circulación del líquido en el sentido deseado abre la válvula; al invertirse la circulación, se cierra. Hay tres tipos básicos de válvulas de retención: 1) válvulas de retención de columpio, 2) de elevación y 3) de mariposa.
Figura 17 Válvula de retensión (tipo de elevación).
Válvulas de retención del columpio. Esta válvula tiene un disco embisagrado o de charnela que se abre por completo con la presión en la tubería y se cierra cuando se interrumpe la presión y empieza la circulación inversa. Hay dos diseños: uno en "Y" que tiene una abertura de acceso en el cuerpo para el esmerilado fácil del disco sin desmontar la válvula de la tubería y un tipo de circulación en línea recta que tiene anillos de asiento reemplazables. Las válvulas de retención vienen en diseños tipo oblea ("wafer”) o de cuerpo completo, de cuerpo fundido, fabricado o forjado para aplicaciones de alta presión o revestidas para cumplir requerimientos específicos dentro de la industria química. Válvulas de retención con bonete integrado y sello de presión Diseñadas conforme a ASME B16.34, BS 1868 y API 6D Probadas de acuerdo con API 598 Bridadas (RF y RTJ), soldadas a tope, con cuerpo extendido y extremos tipo oblea ("wafer") DIseños con bonete integrado o sello de presión Diseño de elevación oscilante ("patrón T o Y") y disco inclinado Los materiales cumplen con la norma NACE UNIDAD 6
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Tamaños: 2" a 72" Tipos de presión desde 150 PSI CWP, ANSI Clase 150 a 4500 Margen de temperatura desde -320ºF a 1200ºF
Válvulas de retención con bola completamente revestidas / mirillas Estos productos con revestimiento de PFA ofrecen una solución confiable en aplicaciones peligrosas. Tamaños desde 1" a 3" Tipos de presión a 232 PSI Temperatura máxima: 392ºF Bridas conforme a ANSI 150, DN PN 16, BS 10 D/E, AS 2129 o JIS 10K a pedido Recomendada para Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación. Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulación en la tubería. Para servicio en tuberías que tienen válvulas de compuerta. Para tuberías verticales que tienen circulación ascendente. Aplicaciones Para servicio con líquidos a baja velocidad. Para aplicaciones de petróleo, gas, agua, refinería, electricidad y productos químicos donde es obligatorio evitar la inversión de flujo. Válvulas de retención tipo columpio ("swing") de alta capacidad para aplicaciones generales Tamaños desde 2" a 48" Tipos de presión de ANSI 150/300 Ventajas Puede estar por completo a la vista. La turbulencia y las presiones dentro de la válvula son muy bajas. El disco en "Y" se puede esmerilar sin desmontar la válvula de la tubería. Variaciones Válvulas de retención con disco inclinable. Materiales Cuerpo: bronce, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, acero al carbono. Componentes: diversos. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento En las tuberías verticales, la presión siempre debe estar debajo del asiento. Si una válvula no corta el paso, examinar la superficie del asiento. Si el asiento esta dañada o escoriado, se debe esmerilar o reemplazar. Antes de volver a armar, limpiar con cuidado todas las piezas internas.
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VÁLVULAS DE RETENCIÓN DE ELEVACIÓN Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto que el disco se eleva con la presión normal e la tubería y se cierra por gravedad y la circulación inversa. Recomendada para Cuando hay cambios frecuentes de circulación en la tubería. Para uso con válvulas de globo y angulares. Para uso cuando la caída de presión a través de la válvula no es problema. Aplicaciones Tuberías para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidades de circulación. Ventajas Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total. Acción rápida. Variaciones Tres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical. Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor. Materiales Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC, Penton, grafito impenetrable, camisa de TFE. Componentes: diversos. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento La presión de la tubería debe estar debajo del asiento. La válvula horizontal se instala en tuberías horizontales. La válvula vertical se utiliza en tubos verticales con circulación ascendente, desde debajo del asiento. Si hay fugas de la circulación inversa, examinar disco y asiento.
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE MARIPOSA Una válvula de retención de mariposa tiene un disco dividido embisagrado en un eje en el centro del disco, de modo que un sello flexible sujeto al disco este a 45° con el cuerpo de la válvula, cuando esta se encuentra cerrada. Luego, el disco solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo hacia el centro de la válvula para abrir por completo. Recomendada para Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación en la tubería. Cuando hay cambios frecuentes en el sentido de la circulación. Para uso con las válvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de apriete. Aplicaciones Servicio para líquidos o gases.
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Ventajas El diseño del cuerpo se presta para la instalación de diversos tipos de camisas de asiento. Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosión. Funcionamiento rápido. La sencillez del diseño permite construirlas con diámetros grandes. Se puede instalar virtualmente en cualquier posición. Variaciones Con camisa completa. Con asiento blando. Materiales Cuerpo: acero, acero inoxidable, titanio, aluminio, PVC, CPCB, polietileno, polipropileno, hierro fundido, Monel, bronce. Sello flexible: Buna-N, Viton, caucho de butilo, TFE, neopreno, Hypalon, uretano, Nordel, Tygon, caucho de siliconas. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento En las válvulas con camisa, esta se debe proteger contra daños durante el manejo. Comprobar que la válvula queda instalada de modo que la abra la circulación normal.
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VÁLVULAS DE DESAHOGO (ALIVIO) Una válvula de desahogo (fig. 18) es de acción automática para tener regulación automática de la presión. El uso principal de esta válvula es para servicio no comprimible y se abre con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla. La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez con un "salto" para descargar la presión excesiva ocasionada por gases o líquidos comprimibles. El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante formulas especificas.
Figura 18 Válvula de desahogo (alivio). Recomendada para Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones. Aplicaciones Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores. Ventajas Bajo costo. No se requiere potencia auxiliar para la operación. Variaciones Seguridad, desahogo de seguridad. Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo. Materiales Cuerpo: hierro fundido, acero al carbono, vidrio y TFE, bronce, latón, camisa de TFE, acero inoxidable, Hastelloy, Monel. Componentes: diversos. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Se debe instalar de acuerdo con las disposiciones del Código ASME para recipientes de presión sin fuego. Se debe instalar en lugares de fácil acceso para inspección y mantenimiento.
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3. COMPONENTES DE UNA VÁLVULA Los componentes de una válvula típica son los que indica la siguiente figura.
Figura No 17 Componentes de una Válvula UNIDAD 6
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CUERPO DE LA VÁLVULA Habiendo seleccionado el tipo de válvula requerida, el próximo paso es determinar el material del cuerpo dependiendo del fluido a manejar. El cuerpo de la válvula debe resistir la temperatura y la presión del fluido sin pérdidas, tener un tamaño adecuado para el caudal que debe controlar y ser resistente a la corrosión o a la erosión producida por el fluido. Aunque el cuerpo de la válvula tiene la función primaria de contener el fluido, también debe alojar los componentes internos y servir de soporte mecánico para el actuador y los accesorios. Por ello, es importante que el cuerpo se pueda desmontar de la tubería o que sus componentes internos estén accesibles para mantenimiento. El cuerpo y las conexiones a la tubería están normalizados de acuerdo con las presiones y temperaturas de trabajo en las normas DIN y ANSI, entre otras. MATERIALES COMÚNMENTE EMPLEADOS PARA CUERPOS DE VÁLVULAS 1.
BRONCE.- Se emplea comúnmente el bronce fundido ASTM B-62 (estándar para válvulas) y el ASTM B-61, que es un poco más caro. Esta es una aleación común para cuerpos de válvulas de control, que puede usarse para vapor, aire, aceite, agua, gas no corrosivo, algunos ácidos diluidos, lo mismo que para ciertos tipos de procesos químicos. Se usa para presiones hasta 150 psig a 400 °F y 225 psig a 150 °F.
2. HIERRO FUNDIDO.- Se emplea por lo común el ASTM A-126. Generalmente es usado en presiones hasta 250 psi. a 400 °F, donde las condiciones corrosivas permiten el uso de material de hierro, como en los casos de vapor, agua, gas y fluidos no corrosivos.; es sumamente barato. 3. ACERO FUNDIDO.- Se utiliza comúnmente el ASTM A-216 grado WCB, siendo el más usado de los aceros. Comúnmente usado para presiones hasta de 600 psi. donde la temperatura no exceda de 800 °F. Usado para servicios moderados tales como control de aire, vapor saturado o sobre-calentado, líquidos y gases no corrosivos. Su costo es alrededor de cuatro veces el de hierro fundido, pero es útil a presiones y temperaturas mucho más altas. 4. ACERO FORJADO.- Aceros al carbón similares al AISI tipo 1020. Generalmente empleado para condiciones de alta presión hasta 6000 psi. en donde la temperatura no exceda de 450 °F. 5. ACERO INOXIDABLE.- Los más usuales son el AISI tipo 304 y el AISI tipo 316, el que por su contenido de molibdeno tiene mayor resistencia a la corrosión, a las picaduras (pitting), precolaciones y a la acción de oxidantes. Usado en aplicaciones que implican manejo de líquidos corrosivos u oxidantes. Usado para temperaturas elevadas, frecuentemente sobre 1000 °F o muy bajas, inferiores a -150 °F. 6. ALEACIONES ESPECIALES a) Bronce resistente a los ácidos, usado para manejo de ácidos diluidos. UNIDAD 6
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b) Niqueles comercialmente puros, usados para manejos de soluciones cáusticas. c) Aleaciones Hastelloy A, B, C, etcétera; usadas para manejo de ácido clorhídrico (muriático). TAPA DE LA VÁLVULA La tapa de la válvula de control tiene por objeto unir el cuerpo al actuador, a su vez desliza el vástago del obturador accionado por el motor. Este vástago dispone generalmente de un índice que señala en una escala la posición de apertura o de cierre de la válvula. Para que el fluido no se escape a través de la tapa es necesario disponer una caja de empaquetadura entre la tapa y el vástago. La empaquetadura ideal debe ser elástica, tener un bajo coeficiente de rozamiento, ser químicamente inerte y ser un aislante eléctrico, con el fin de no formar un puente galvánico con el vástago que dé lugar a una corrosión de algunas partes de la válvula. La empaquetadura que se utiliza normalmente es de teflón cuya temperatura máxima de servicio es de 220 °C a temperaturas superiores o inferiores a este valor es necesario o bien emplear otro material o bien alejar la empaquetadura del cuerpo de la válvula para que se establezca así un gradiente de temperatura entre el fluido y la estopada y esta última pueda trabajar satisfactoriamente. PARTES INTERNAS DE LA VÁLVULA (OBTURADOR Y ASIENTOS) El “ TRIM “ o interiores de una válvula son propiamente el corazón de la válvula con la función primaria de proporcionar el área de flujo de tal manera que exista una relación entre la capacidad de flujo y la elevación del tapón. Como partes internas de la válvula se consideran generalmente las piezas metálicas internas desmontables que están en contacto directo con el fluido. Estas piezas son el vástago, la empaquetadura, el collarín de lubricación en la empaquetadura (si se emplea), los anillos de guía del vástago, el obturador y el asiento o los asientos. La temperatura, presión, fluidos que flashean o cavitan, viscosidad y contenido de sólidos, afectan el diseño del “trim” . El control del flujo requiere una caída de presión a través del interior de la válvula y la energía disipada es absorbida por el fluido en parte, y también por los interiores de la válvula. Cada válvula tiene una característica dada de flujo para un porcentaje dado del total levantamiento del tapón, el flujo está dado como un porcentaje del flujo total. Esto es verdad solo cuando la ΔP a través de la válvula permanece constante; a esto se le conoce como “CARACTERÍSTICA DE FLUJO INHERENTE”. La selección de los interiores de la válvula en base a la característica de flujo está basada en: 1. Condiciones de presión y flujo. 2. Materiales normales y los especiales aptos para contrarrestar la corrosión, la erosión y el desgaste producidos por el fluido. 3. Características de caudal en función de la carrera. UNIDAD 6
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4. Tamaño normal o reducido que permite obtener varias capacidades de caudal de la válvula con el mismo tamaño del cuerpo.
MATERIALES DE LAS PARTES INTERIORES DE LAS VÁLVULAS El obturador y los asientos se fabrican normalmente en acero inoxidable porque este material es muy resistente a la corrosión y a la erosión del fluido. Cuando la velocidad del fluido es baja, pueden utilizarse PVC, fluorocarbonos y otros materiales blandos, solos o reforzados con fibras de vidrio o grafito. En algunas válvulas pueden utilizarse obturadores y asientos de cerámica. 1.
BRONCE.- Se usa comúnmente el ASTM B-61; generalmente usado para aire, agua, vapor, aceite, gas no corrosivo y algunos ácidos diluidos, donde no hay acción corrosiva. No es recomendable para caídas de presión de más de 50 psi.
2. ACERO INOXIDABLE.- Los más frecuentemente usados son el AISI tipo 304, el AISI tipo 316 y el AISI tipo 416. Conveniente para temperaturas elevadas; resistente a corrosión, a erosión y a la acción de oxidantes. 3. ACERO INOXIDABLE ENDURECIDO.- Son comunes el AISI tipo 440-C y el AISI tipo 17-4 PH; recomendado para resistencia al desgaste en aplicaciones donde la caída de presión es mayor de 300 psi. 4. ACERO INOXIDABLE ESTELITADO.- Recomendado para resistencia al desgaste, o erosión cuando la caída de presión es mayor de 300 psi. Usado en cualquier tamaño de válvula. 5. ALEACIONES ESPECIALES. a) Níquel.- Empleado para manejo de materiales corrosivos. b) Monel.- Aplicado a los usos más severos de corrosión a altas presiones. c) Hastelloy. Esta aleación se usa para manejo de líquidos corrosivos.
temperaturas y
4. CARACTERÍSTICAS DE CAUDAL INHERENTE El obturador determina la característica de caudal de la válvula; es decir, la relación que existe entre la posición del obturador y el caudal de paso del fluido. La característica de un fluido incompresible fluyendo en condiciones de presión diferencial constante a través de la válvula se denomina característica de caudal inherente y se representa usualmente considerando como abscisas la carrera del obturador de la válvula (% de apertura de la válvula) y como ordenadas el porcentaje de caudal máximo bajo una presión diferencial constante.
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5. CARACTERÍSTICA DE UNA VÁLVULA La característica de una válvula de control, es la manera de dejar pasar el flujo con respecto a su apertura total, en donde el tapón de la válvula se mueve a lo largo de su carrera, puede indicarse por medio de una gráfica. Tanto la abertura de la válvula como el flujo están expresados como porcentajes de los valores máximos correspondientes y se supone que la caída de presión a través de la válvula se ha mantenido constante mientras el tapón se mueve de extremo a extremo de su carrera. Por esta razón, se dice que la gráfica representa la característica inherente de la válvula. Las curvas características más significativas son la de apertura rápida, la lineal y la de igual porcentaje (como se muestra en la siguiente figura), siendo las más importantes las dos últimas. Las curvas características se obtienen mecanizando el obturador para que al variar la carrera el orificio de paso variable existente entre el contorno del obturador y el asiento configure la característica de la válvula.
PORCIENTO DEL FLUJO
100
80
60
40
20
0
20
40
60
80
100
PORCIENTO DE APERTURA DE VALVULA
La característica lineal.- El flujo es linealmente proporcional a la apertura (carrera) de la válvula de acuerdo con el recorrido del tapón.
La característica de apertura rápida.- Es lineal en la primera parte del recorrido y, después, hay muy poca ganancia de capacidad. Esta característica se encuentra en una válvula de disco o vástago en donde la superficie de estrangulación está expuesta al flujo del fluido para modular la capacidad en las primeras etapas del recorrido de la válvula de control, dicho en otras palabras, a pequeños porcentajes de apertura (carrera) grandes porcentajes de flujo.
La característica de igual porcentaje.- Hace que la capacidad de flujo aumente el mismo porcentaje por cada distancia igual de la carrera. Esta característica aparece como línea recta en un trazo semilogarítmico y es exponencial, no lineal.
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La caracterización del flujo en la válvula tiene como objetivo principal indicar cómo varía la ganancia en la válvula para compensar los cambios en la ganancia del proceso cuando cambian las cargas. La característica adecuada quedaría determinada por las peculiaridades del proceso por controlar y por los valores que se deseará obtener para la variable controlada. La ganancia de la válvula indica la sensibilidad de su salida (flujo) a los cambios en la entrada (recorrido del elemento). Una válvula de alta ganancia tiene un cambio grande en el flujo con un cambio pequeño en la posición del elemento, por tanto: 1) La característica lineal mantiene una ganancia constante durante todo el recorrido. 2) La característica de apertura rápida tiene alta ganancia durante el recorrido inicial del tapón y, luego, una ganancia baja en las secciones superiores del recorrido. 3) La característica de igual porcentaje y las características relacionadas parabólicas modificadas son de baja ganancia en las regiones de recorrido pequeño, pero la ganancia tiene un marcado aumento cuando se aumenta el recorrido o carrera del elemento. Existen dos conceptos que están relacionados con la característica de una válvula los cuales son: Relación de rango y Sensibilidad unitaria. RELACIÓN DE RANGO (RANGEABILITY) Se acostumbra definir como relación de rango, a la relación entre el flujo máximo controlable y el flujo mínimo controlable. Precisando más, se podría decir que los dos flujos mencionados serían aquellos que corresponderían a los extremos de la zona dentro de la cual se mantuviera una característica particular. Otro concepto sería el de sensibilidad unitaria, éste es el cambio sufrido por el flujo que había antes del cambio, cuando el tapón sufre un desplazamiento del 1% de su carrera, y su valor guarda cierta correspondencia con la relación de flujos. Basándose en que para un buen control la caída de presión a través de la válvula depende de: 1.
La (ΔP) de la válvula se recomienda que sea del orden de un 30% a 35% para válvulas con características de igual porcentaje y hasta 50% para válvula con característica lineal, sin embargo, en algunos casos se puede obtener un buen control con una caída de presión de 15% de la caída de presión dinámica del sistema y eventualmente hasta con un 10%. Estos porcentajes se aplican especialmente a las válvulas de globo. Cuando la caída de presión es demasiado baja para un cuerpo de globo, se deberá considerar válvulas de alta recuperación tales como las de bola o de mariposa.
2. En el caso de tuberías muy largas, o en el caso de sistemas con diferencias de presión muy alta, pero con variación en los flujos no muy grandes, la caída de presión que se recomienda en la válvula es del orden de 10 a 20 psi. 3. En los casos en que la caída de presión del sistema es atribuible básicamente a energías estáticas (diferencias de elevación), y las perdidas por fricciones son pequeñas, se recomienda fijar un valor mínimo de 7 psi para la válvula.
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4. Otro criterio que se emplea frecuentemente para el caso anterior es el uso de un sobrediseño en la diferencial de presión de la bomba. Es usual asignar un valor de 10% sobre la diferencia de presión calculada para la bomba a las condiciones de flujo. Esta presión, excedente, la deberá absorber la válvula de control. 5. Si los flujos que se manejan son elevados y se ven involucrados materiales de construcción costosos en la válvula de control, la selección de la ( ΔP) en la válvula deberá hacerse no solamente en base de los criterios anteriores, sino también sobre la base de un detallado estudio económico. 6. El criterio de controlabilidad propone una relación que permite definir el por ciento de la caída de presión dinámica total que debe absorber la válvula en función de los flujos máximos y mínimos que se espera manejar en el sistema. Se tiene la siguiente expresión:
R =
(Qmáx / Qmin)2 - 1 r2 - 1
en donde: R = Fracción de la caída de presión dinámica total, que debe absorber la válvula. r = Factor de controlabilidad, varía desde 5 para válvulas pequeñas válvulas las grandes (mayores de 3”). Un valor promedio considerado es de 8.
hasta
15
para
Ejemplo: Si en un sistema el gasto máximo esperado es de 100 GPM., y el mínimo de 20 GPM, la fracción de la caída de presión absorbida por la válvula recomendada sería. (100/20)2 - 1 R=
= 0.38 = 38%
(8)2 - 1
7. Aumente el porcentaje de (ΔP) para rangos de flujo amplios y redúzcalo para pequeñas variaciones de flujo.
En las siguientes figuras se pueden observar varios tipos de tapones (obturadores) cuya forma y mecanización determina esas características. El tapón con característica de apertura rápida (figura No. 16a) tiene la forma de un disco plano, y en la gráfica puede verse que el caudal aumenta mucho al principio de la carrera llegando rápidamente al máximo.
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Apertura rápida
Apertura rápida Apertura rápida
Apertura rápida
Apertura rápida
Apertura rápida
Figura No. 16a Tapones para característica de “Apertura Rápida” En los tapones con característica de apertura lineal (figura 16b) el flujo es proporcional a la abertura de la válvula. En donde a 50% de abertura nos dará el 50% del flujo máximo. Generalmente se usan en aplicaciones que dan la relación lineal entre la carrera y el flujo; tienen un contorno maquinado en tornos de temple controlado con guía en la parte superior e inferior.
TAPÓN LINEAL
TAPÓN LINEAL
Figura No. 16b Tapones para característica “Lineal” A continuación se muestran diferentes tipos de tapones que han sido diseñados para suministrar una característica de flujo de igual porcentaje. Estos tapones de válvula se maquinan a partir de fundiciones especiales; los contornos del tapón son sólidos con dos ranuras desiguales en V en cada tapón los cuales están diseñados para suministrar la característica de flujo de igual porcentaje deseada.
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Figura No. 16c Tapones para característica “Igual Porcentaje”
Figura No. 16c Tapones para característica “Igual Porcentaje”
6. CARACTERÍSTICAS DE CAUDAL EFECTIVAS Hay que señalar que en la mayor parte de las válvulas que trabajan en condiciones reales, la presión diferencial cambia cuando varía la apertura de la válvula, por lo cual la curva real que relaciona la carrera de la válvula con el caudal, se aparta de la característica de caudal inherente; esta nueva curva recibe el nombre de característica de caudal efectiva. Como la variación de presión diferencial señalada depende de las combinaciones entre la resistencia de la tubería, y las características de las bombas y tanques del proceso, es evidente que una misma válvula instalada en procesos diferentes presentará inevitablemente curvas características efectivas distintas.
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7. SELECCIÓN DE CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LAS VÁLVULAS DE CONTROL VARIABLE PRESIÓN
CAUDAL
NIVEL
TEMPERATURA
APLICACIONES Líquidos y gases en general. Gas con retardo considerable entre la toma de presión y la válvula de control y con alta pérdida de carga de la válvula de control. Margen de caudal amplio. Margen de caudal estrecho y alta pérdida de carga de la válvula de control. Pérdida de carga constante. Aumento de la pérdida de carga de la válvula con la carga del sistema sobrepasando el doble la pérdida de carga mínima de la válvula. En general
CARACTERÍSTICA Igual porcentaje (%) Lineal
Lineal Igual porcentaje (%) Lineal Apertura rápida
Igual porcentaje (%)
8. CONEXIONES DE VÁLVULAS DE CONTROL Los tres métodos comunes para la instalación de válvulas de control en líneas son: conexiones roscadas, bridadas y soldadas. 1. Conexiones roscadas.- Las conexiones roscadas son las más comunes en válvulas de control pequeñas, son más económicas que las conexiones bridadas. Las roscadas que usualmente se especifican son NPT (National Pipe Thread). Este tipo de conexiones está limitado a válvulas no mayores de 2”, además no se recomiendan en servicios de alta temperatura. 2. Conexiones bridadas.- Las válvulas con conexiones bridadas son fácilmente removidas de la tubería, estas conexiones pueden ser usadas en un rango de temperaturas desde cero absoluto hasta 1500 °F (815 °C), aproximadamente. Las bridas son utilizadas en todos los tamaños de válvulas. Los tipos de bridas más utilizadas son: Cara plana (flat face); cara realzada (raised face) y junta de anillo (ring type joint). a) Bridas de cara plana.- Permiten el acoplamiento total entre ellas y tienen un contacto completo con el empaque entre las mismas. Esta construcción es usual en servicios de baja presión y cuando se utilizan válvulas de hierro fundido o bronce. b) Bridas de cara realzada.- Tienen una corona realzada de diámetro interno igual a la válvula, y diámetro externo algo menor al diámetro de los barrenos. Son utilizadas con una variedad de materiales de empaque para presiones, hasta de 6000 psi (414 bar) y para temperaturas hasta de 1500 °F (815 °C). Este tipo de bridas son normalmente estándares ANSI clase 250 para cuerpos de hierro fundido, aceros y aleaciones. c) El tipo junta de anillo.- Es semejante a la brida de cara realzada excepto en un corte concéntrico en forma de U. El empaque consiste de un anillo metálico con una sección elíptica u octagonal. Cuando se aprietan los espárragos de la brida el empaque es forzado a penetrar en el surco concéntrico y sellar la unión. Los empaques son generalmente de hierro dulce o monel, pero los puede haber en cualquier metal. Esta es una excelente junta para altas presiones hasta de 15000 psi (1034 bar), pero UNIDAD 6
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generalmente no utilizadas en altas temperaturas; son suministradas sólo con válvulas de acero y aleaciones. 3. Conexiones soldadas.- Tienen la ventaja de ser las mejores uniones en todas las presiones y temperaturas, y son económicas en el costo inicial. Las válvulas soldables son más difíciles de remover de la tubería, además de estar limitadas a materiales soldables. Las conexiones soldadas son manufacturadas en dos tipos: inserto soldable (socket welding) y soldado a tope (butt welding). a) Conexión inserto soldable.-Se prepara maquinando una inserción en cada extremo de la válvula con un diámetro interno ligeramente mayor que el diámetro externo de la tubería. El tubo es deslizado dentro de la inserción y unido mediante un filete de soldadura; estas conexiones son usualmente suministradas en tamaños de hasta 2”. b) Conexión soldada a tope.- Se prepara haciendo un bisel a cada extremo de la válvula y de la tubería. Las conexiones se unen hasta el tope y se sueldan mediante un cordón de soldadura. Este tipo de conexiones se utiliza en todos los tipos de válvulas y la preparación debe ser diferente para cada cédula de tubería; generalmente se suministran para válvulas de control de 2½” y mayores.
Cara plana
Cara realzada
Inserto soldable Junta de anillo
Inserto soldable
Soldada a tope
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9. DISEÑO TÍPICO DE CUERPO DE VÁLVULA DONDE SE MUESTRAN LA CAJA Y LOS ASIENTOS.
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10. SELECCIÓN DE VALVULAS DE CONTROL Para seleccionar una válvula de control se requiere una consideración en particular para la mejor combinación entre el tipo de válvula, el material del cuerpo y los interiores (trim) para un servicio determinado. Para poder determinar la mejor aplicación se requiere tener ciertos datos como:
Tipo de fluido (propiedades físicas) Temperatura Viscosidad S. G. (gravedad específica ó densidad relativa) Flujo volumétrico o másico (GPM o Lb/Hr) Presión de entrada ∆P Presión de salida, etc.
También se necesita información relativa de la válvula de control según la aplicación:
Tipo de válvula (globo, ángulo, mariposa, etc.) Material del cuerpo Tipo de conexiones (bridadas, roscadas, etc.) Tapón Guías Interiores Acción a falla Tipo de actuador Suministro (neumático, eléctrico, etc.) Bonete Empaques Accesorios (filtro, solenoides, interruptores de posición, etc.)
11. DIMENSIONAMIENTO Mientras que la selección de los materiales apropiados para una válvula de control y el régimen de presión y temperatura garantiza consideraciones muy cuidadosas, el escoger el tamaño de la válvula es igualmente importante. Principalmente, el conocimiento de las condiciones de proceso mencionadas anteriormente son necesarias para determinar el tamaño adecuado de la válvula. La selección del tamaño de las válvulas de control es muy importante para obtener resultados óptimos del sistema. Siendo el elemento final del circuito de control, modifica el gasto del fluido en función de la demanda del proceso produciendo una contrapresión variable al cambiar su área de paso libre. Para que una válvula opere eficientemente, la selección correcta de su tamaño deberá ser como sigue: a) b)
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Para válvulas igual porcentaje el Cv Normal, deberá estar entre el 60% y el 80% de apertura y el Cv máximo no deberá rebasar el 100% de apertura. Para válvulas lineales, el Cv Normal deberá estar entre el 40% y 60% de apertura y el Cv máximo no deberá rebasar el 100% de apertura. 66
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c) d)
Para las válvulas ON-OFF (apertura rápida), no se deberá realizar memoria de cálculo, el tamaño de éstas deberá ser igual al diámetro nominal de la línea donde serán instaladas. Por ningún motivo, el tamaño de las válvulas deberá ser mayor que el diámetro nominal de la tubería, ni menor que la mitad del diámetro.
Ejemplo: Si la línea es de 10”, el tamaño de la válvula deberá ser máximo de 10” y mínimo de 6”. Los tamaños de cuerpo comerciales de las válvulas de control son: ½”, ¾”, 1”, 1 ¼”, 1 ½”, 2”, 2 ½”, 3”, 4”, 6”, 8”, 10”, 12” y demás tamaños que tengan número par. Las válvulas de control tipo globo mayores de 6”, ya no son recomendables, debido a su muy alto costo. En su lugar se deberán utilizar válvulas de mariposa, si la aplicación lo permite. Es recomendable que el equipo de bombeo o regulación se especifique en el nivel adecuado de potencia para dejar a la válvula un mínimo de 30% de la contrapresión total. El coeficiente de descarga ( Cv ), como referencia de capacidad de conducción a través de una válvula es por definición: “EL GASTO DE AGUA EN METROS CUBICOS POR HORA QUE PASARAN POR LAS VALVULAS A UNA APERTURA DADA, CUANDO LA CAIDA DE PRESIÓN SEA UNA ATMÓSFERA” Para el caso del sistema inglés la definición es:”Cv es el número de galones por minuto, de agua a 60 °F, que pasa a través de una válvula en la que hay una caída de presión de una libra por pulgada cuadrada”. Es decir, el Cv es una medida de capacidad, mediante el cual el ingeniero puede determinar rápidamente y con precisión, la dimensión de una restricción, conociendo los valores de flujo, presión, etc. Cuando el fluido es un gas o vapor, las fórmulas usadas incluyen los factores de corrección apropiados para coeficientes de descarga, será útil también para fluidos no líquidos, refiriéndose en todos los casos a gasto de agua. DIMENSIONAMIENTO PARA LÍQUIDOS Utilizando el principio de conservación de la energía de Bernoullí quien descubrió que cuando un líquido fluye a través de un orificio, el cuadrado de la velocidad del fluido es directamente proporcional a la presión diferencial a través del orificio e inversamente proporcional a la densidad relativa del fluido. De ahí que a mayor presión diferencial, es mayor la velocidad, a mayor densidad relativa, menor velocidad. Lógicamente, el flujo volumétrico para líquidos puede ser calculado multiplicando la velocidad del fluido por el área del flujo. Las ecuaciones que se dan a continuación son las más usadas para el cálculo de válvulas de control. Sin embargo para válvulas especiales el proveedor de las mismas, realizará sus memorias de cálculo con ecuaciones propias. Se deberá tener especial cuidado en que el valor de la caída de presión a través de la válvula este lo más lejos posible del valor de la presión de vapor para evitar la cavitación y el flasheo.
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12. CAVITACIÓN Y FLASHEO Dos fenómenos ocurren a menudo en el flujo de líquidos, y éstos no ocurren en el flujo de gases o vapores, son la cavitación y flasheo. Estos fenómenos afectan la forma de dimensionar las válvulas, y limitan la vida de los componentes de la válvula; sin embargo hay diferencias importantes entre la cavitación y flasheo. 1) Cavitación.- La cavitación es generalmente un proceso asociado a las bombas y adquiere gran importancia en válvulas de control usadas en elevadas caídas de presión para líquidos y válvulas de alta capacidad (tales como válvulas de mariposa, de bola, etc.). La cavitación “es la transformación de una porción de líquido a fase vapor, durante una aceleración rápida de fluido en el orificio de la válvula, con el consiguiente colapso (implosión) de las burbujas de vapor aguas abajo”. La cavitación, en válvulas de control que manejan líquidos, puede suceder si la presión en vena contracta del líquido en circulación, baja valores por debajo de la presión de vapor del fluido (como se muestra en la figura No 17. La recuperación de presión en una válvula es función de su particular construcción interna. En general, cuando más suave sea el perfil interno de una válvula, más recuperación de presión se produce.
Figura No 17 Cavitación
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Figura No 18 Recuperación de presión en 2 tipos de válvulas Las cavidades que nacen dentro del líquido y que colapsan súbitamente, limitan la capacidad de la válvula a partir de un determinado caudal critico y pueden generar ruidos y vibraciones excesivos con el peligro de causar daños mecánicos graves provocados por el impacto de las burbujas de vapor en implosión con alguna parte sólida de la válvula o de la tubería. La energía liberada por las burbujas es lo suficientemente grande como para destruir el material o la superficie de protección en poco tiempo.
Figura No. 19 Aspecto típico del daño producido por la cavitación COMO ELIMINAR LA CAVITACIÓN El remedio obvio es reducir la caída de presión en la válvula por debajo de la caída de presión crítica; esto puede hacerse por ejemplo, elevando P1 simplemente escogiendo un emplazamiento para la válvula a una altura inferior en el sistema de tuberías. Otra solución es escoger un obturador de puerto en V, en lugar de un tapón contorneado. Es de notar también, que un cambio en el sentido de circulación del fluido puede dar lugar a un mejoramiento notable.
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VAPORIZACIÓN (FLASHEO) La cantidad de burbujas formadas (cuando una cantidad de líquido pasa a ser vapor), aumentará a medida que la presión en la vena contracta disminuya respecto a la presión de vapor del líquido que fluye. En estas condiciones no hay diferencia entre la vaporización y la cavitación, pero el potencial de que exista un daño estructural en la válvula, definitivamente existe. Si la presión a la salida de la válvula se mantiene debajo de la presión de vapor del líquido las burbujas permanecerán en la corriente de salida y en ese caso se dice que el proceso ha sufrido una evaporación instantánea (flasheo). La evaporación instantánea puede producir un daño por erosión serio a los interiores de la válvula y se caracteriza por una apariencia pulida y lisa de la superficie erosionada, tal como se muestra en la figura No. 20.
Figura No. 20 Aspecto típico del daño producido por flasheo 13. RUIDO DE LAS VALVULAS DE CONTROL (CAUSAS Y CORRECCION) Para poder garantizar una intensidad especifica de ruido los fabricantes de válvulas de control han estudiado a fondo el problema e ideado algún método para predecir el ruido a las condiciones de operación. ORIGEN DEL RUIDO EN LAS VÁLVULAS DE CONTROL Las principales fuentes del ruido en las válvulas de control son: 1) Vibraciones mecánicas.- Las vibraciones mecánicas son debidas a la turbulencia en el fluido que pasa por la válvula, la frecuencia suele ser baja entre 50 y 500 Hz, además se describe como golpeteo metálico. El tapón puede entrar en resonancia con las pulsaciones emitidas y hay que temer una rotura del vástago o de la cola del tapón. Es posible reducir esta clase de ruido, ya sea disminuyendo el juego del guiado del tapón, ya sea cambiando la masa de este ultimo, o a veces, simplemente, modificando el sentido de circulación del fluido.
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2) Ruido de origen aerodinámico.- Es la principal fuente de ruido, ya que es generado como consecuencia de una turbulencia en una corriente de gas; o este ruido resulta de la transformación de la energía cinética del derrame en energía acústica, después de pasar el fluido por el orificio. La relación de estas dos energías se llama “rendimiento acústico” y depende de la relación de expansión. El lugar principal de la generación del ruido en una válvula de control es la región de recuperación corriente debajo de la vena contracta donde se caracteriza por una intensa turbulencia y mezcla, es una cualidad caótica donde el flujo es discontinuo y desordenado. 3) Ruido de origen hidrodinámico.- Es el ruido producido por el derrame de un líquido a través de una válvula y el conjunto de tuberías adyacentes. Esta clase de ruido puede tener tres orígenes. a) la turbulencia del líquido b) la cavitación c) la vaporización (flashing)
De entre los tres, el ruido de cavitación es el más alarmante, ya que indica que puede producirse una deterioración de la válvula o de la tubería. Acciones sobre la atenuación del ruido: Tres métodos son los más utilizados para la eliminación de ruido. Utilización de silenciadores: 1) Los silenciadores son eficaces cuando están instalados inmediatamente a la salida de las válvulas de control, pero su empleo conlleva, no obstante, algunos problemas técnicos: a) A causa de sus dimensiones y peso no son utilizables con éxito más que para caudales débiles, lo que los elimina de las instalaciones importantes. b) El tipo de elementos acústicos generalmente utilizados no es siempre compatible con el fluido, el cual acelera el envejecimiento y deteriora los elementos absorbentes. c) Las condiciones de servicio sobrepasan a veces sus posibilidades. 2) La utilización de tapones Lodb (Low Decibels) como parte integral de la válvula. a) La mejor disminución (hasta 30 decibeles) la ofrecen las válvulas guiadas en caja. b) Disminuciones de 20 a 15 decibeles lo ofrecen las válvulas guiadas superiormente. Este tipo de opción es la que ofrece mayor ventaja.
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Aumento del espesor (cédula) de las tuberías: La utilización, a la salida de una tubería de más espesor que la que exigiría la “presión nominal” es a veces un modo eficaz de reducir el ruido. No obstante, el aumento del espesor debe aplicarse en toda la longitud de la tubería, ya que la pérdida de transmisión lineal del ruido es muy débil. Aislamiento acústico de la tubería: Hay que hacer notar tres restricciones a este método. a) El aislamiento debe llevarse a cabo en toda la longitud de la tubería de salida. b) La continuidad del aislamiento debe quedar asegurada muy cuidadosamente y, a la larga, se puede deteriorar. c) La mayoría de los materiales utilizados para el aislamiento térmico de las tuberías, son de una eficacia limitada desde el punto de vista acústico. Excelentes aislantes acústicos no pueden utilizarse a altas temperaturas, ya que puede deteriorarse su aglutinamiento en la práctica; el aislamiento no permite obtener una atenuación superior a 12 decibeles, debido a la emisión inevitable de ruido por la tapa de la válvula y por el actuador. 14. ACTUADORES Por lo general, el último paso en la especificación de las válvulas es seleccionar el actuador, dado que es parte integrante de todos los cuadros de control automático. El actuador de la válvula de control responde a una señal del controlador automático y mueve el elemento de control. El actuador es el amplificador de potencia entre el controlador y la circulación de líquido; produce la fuerza motriz requerida para ubicar al elemento final de control. Ya que la estabilidad y funcionamiento del cuadro se basan en el funcionamiento satisfactorio del actuador, éste debe poder controlar las muchas y variables fuerzas estáticas y dinámicas creadas por la válvula. Hay seis tipos básicos de actuadores para control de estrangulación, disponibles para los muchos estilos de válvulas, aunque los más usados son los dos primeros. 1) 2) 3) 4) 5)
Actuadores Neumáticos de Diafragma (acción directa e inversa) Actuadores de Pistón Neumáticos Actuadores Eléctricos Actuadores Hidráulicos o Electrohidráulicos Manuales
Actuadores de diafragma.- Usualmente tiene un diafragma flexible colocado entre 2 platos y al menos una sección de las 2 cámaras está cerrada herméticamente. Un actuador de diafragma generalmente tiene un rango de resorte que se opone a la fuerza generada dentro del actuador. En la figura No. 18 se muestran las partes principales de un actuador y del cuerpo de la válvula. Estos actuadores suelen funcionar con aire a presiones entre 3 y 15 psi. o entre 6 y 30 psi. Por ello, suelen ser adecuados para servicio de estrangulación mediante señales directas desde los instrumentos. Los tipos disponibles incluyen resortes ajustables o una amplia selección de resortes UNIDAD 6
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para adaptar el actuador a la aplicación correcta. Los actuadores de resorte y diafragma tienen menos piezas movibles que se puedan dañar y, por ello, son muy confiables, si existiera alguna falla, el mantenimiento es fácil. La señal neumática de control está conectada a la cámara sellada y a un incremento o disminución en la presión del aire, resulta una fuerza la cual se impone a las fuerzas de la caída de presión dentro de la válvula, la resistencia debida a los empaques y la fuerza del resorte del actuador. La mayor ventaja de estos actuadores es que son de falla sin peligro. Cuando se aplica el aire en la cubierta del actuador, el diafragma mueve la válvula y comprime el resorte, la energía del resorte mueve la válvula otra vez a su posición original cuando se corta el aire. En caso de pérdida de señal de presión en el instrumento o en el actuador, el resorte mueve la válvula a la posición original de falla sin peligro. En estos actuadores la válvula puede quedarse abierta o cerrada por falla debida a pérdida de la señal de presión. Existen dos tipos de actuadores de diafragma; uno de acción directa y el otro de acción inversa como se muestra en la figura 2. Actuador de acción directa.- Es en donde la cámara o sección presurizada se encuentra arriba del diafragma, y al incrementarse la presión, hay un movimiento resultante hacia abajo. Actuadores de acción inversa.- En estos la cámara o sección presurizada se encuentra abajo del diafragma, y la conexión de aire también se encuentra en la parte inferior del diafragma, cualquier incremento en la presión del aire, hace que el resorte se deslice hacia arriba, al igual que el vástago.
ACCION DIRECTA
ACCION INVERSA
No 2 de diafragma Figura No. 18FIGURA Actuadores
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TIPOS DE ACCIONES EN LAS VÁLVULAS DE CONTROL Según su acción, los cuerpos de las válvulas se dividen en válvulas de acción directa cuando tienen que bajar para cerrar, e inversa cuando tienen que bajar para abrir. Esta misma división se aplica a los servomotores eléctricos (figura No. 19).
Figura No. 19 Acciones de una Válvula de Control Al combinar estas acciones se considera siempre la posición de la válvula sin aire sobre su diafragma, con el resorte manteniendo el diafragma y por tanto la válvula en una de sus posiciones extremas. Cuando la válvula se cierra al aplicar aire sobre el diafragma o se abre cuando se quita el aire debido a la acción del resorte, se dice que la válvula sin aire abre o aire para cerrar (acción directa). Al abrir la válvula cuando se aplica aire sobre el diafragma y se cierra por la acción del resorte cuando se quita el aire, se dice que la válvula sin aire cierra o aire para abrir (acción inversa). Consideraciones análogas se aplican a las válvulas con servomotor eléctrico:
Acción directa: con el servomotor desexcitado la válvula está abierta. Acción inversa: con el servomotor desexcitado la válvula está cerrada.
Al seleccionar la válvula es importante considerar estos factores desde el punto de vista de seguridad. Ninguna instalación está exenta de averías y una de ellas puede ser un fallo de aire o de corriente de alimentación con lo cual la válvula pasa naturalmente a una de sus posiciones extremas y ésta debe ser la más segura para el proceso. En las válvulas de acción inversa en las que el resorte del actuador neumático o eléctrico asienta el obturador en el asiento, cerrando la válvula, es importante consultar las tablas del fabricante para comprobar la presión diferencial máxima con que la válvula podrá cerrar. Los actuadores de diafragma ya sean directos o inversos no necesariamente están relacionados al tamaño de la válvula en términos del tamaño de la tubería. Cada actuador del diafragma tiene que ser calculado para asegurar que tiene una fuerza suficiente para vencer las fuerzas dentro de la válvula durante el servicio, porque el único propósito del actuador es mover la válvula para corregir la señal de control.
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La mayor parte de los fabricantes de válvulas tienen una gama amplia de actuadores y los especifican en relación al área del diafragma en pulgadas cuadradas. Los actuadores de diafragma son como ha sido indicado los más ampliamente utilizados, tienen ventajas tales como: a) b)
Adaptabilidad a una gran variedad de válvulas y por su gama de tamaños disponibles. Y por ser el menos caro en el mercado.
A pesar de sus ventajas hay algunas situaciones en las cuales los actuadores de diafragma no pueden ser aplicados en forma satisfactoria. Una de las desventajas en el caso de utilizar diafragmas con un área muy grande, requiere una construcción muy grande para las cámaras presurizadas, y ya no son tan efectivas para contener la presión. En la figura No. 20 se muestra la función que realiza un posicionador en un actuador tipo diafragma.
Figura No. 20
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Acción de un posicionador en un actuador tipo diafragma
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Actuadores de Pistón.- Cuando se requiere mayor potencia que la disponible se puede utilizar uno de los otros tipos como por ejemplo el de pistón. Los actuadores neumáticos de pistón son los más económicos en cuanto a la fuerza producida para accionar válvulas automáticas de control. Suelen funcionar con presión de entrada entre 50 y 150 psi. (ver figura No 21).
Figura No. 21 Actuador de pistón Aunque algunos tienen resortes de retorno, esta construcción tiene capacidad limitada. Los actuadores de pistón para servicio de estrangulación deben tener posicionador de doble acción, que en forma simultanea apliquen y quiten la carga en los lados opuestos del pistón, para que se mueva hacia el lado de presión más baja. El posicionador detecta el movimiento del pistón y cuando llega a la posición requerida, iguala las presiones opuestas en el pistón para producir equilibrio.
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El actuador de pistón neumático es una excelente elección cuando se requiere un aparato compacto y de alto empuje. También puede ser muy eficaz cuando las condiciones variables del servicio necesitan una amplia gama de fuerzas de salida. El pistón está diseñado para soportar altas presiones de ahí que es capaz de dar más fuerza en tamaños pequeños. Estos actuadores que son casi totalmente metálicos, con pocas piezas de elastómeros, se adaptan con facilidad en donde hay altas temperaturas o humedad relativa. Sus desventajas principales es que cuando un actuador de pistón se usa en conjunto con un posicionador, existe una limitante ya que requieren aire a alta presión, y la presión que tiene el aire de planta no es suficiente, la necesidad de emplear posicionadores en servicio de estrangulación y la carencia de sistemas integrados para falla sin peligro, aunque pueden tener resortes opcionales para retorno, hacen que su potencia sea casi la misma que la del actuador de diafragma. La única opción en vez de usar resortes son sistemas neumáticos de disparo para mover el pistón a su posición de falla sin peligro. Aunque estos sistemas son muy confiables, aumentan la complejidad, mantenimiento y costo del sistema. En otros actuadores neumáticos de alta presión, de doble acción, se utilizan aspas o vejigas de caucho para producir el empuje o torsión de salida directamente. En la figura No. 22 se muestran las partes principales de un actuador tipo pistón neumático.
PARTES PRINCIPALES DE UN ACTUADOR TIPO PISTÓN POSICIONADOR
SELLO DE LA REDUCCION
SELLO DEL CILINDRO SELLO DEL VASTAGO
EXTENSION DEL VASTAGO
SELLO DEL PISTON PISTON CILINDRO
SELLO DEL VASTAGO DEL ACTUADOR
SELLO DE LA CAJA DEL CILINDRO
REDUCCIÓN DE SELLO
YUGO CONECTOR DE VASTAGOS INDICADOR DE VIAJE
ESCALA IINDICADORA DEL VIAJE
Figura No. 22 UNIDAD 6
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Figura No. 23 Acción de un posicionador en un actuador tipo pistón
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Actuadores Eléctricos.-Los actuadores con motor eléctrico o servomotores, que se utilizan en muchos procesos, consisten por lo general, en motores con trenes de engranes y están disponibles para una amplia gama de torsiones de salida. Son muy ventajosos para instalaciones remotas en las cuales no hay disponible ninguna otra fuente de potencia (ver figura No. 24). Este tipo de actuadores ha sido desarrollado para servicios donde altas presiones y caídas de presión son encontradas dentro de una válvula, y además se requiere cierre hermético, o requerimientos de alta velocidad de apertura o cierre, requerimientos de extrema rapidez en el movimiento del vástago de una válvula o características de alta frecuencia en la respuesta. Los actuadores sólo son económicos en tamaños pequeños y para aplicaciones normales. Los actuadores grandes funcionan con lentitud y pesan mucho más que sus equivalentes neumáticos. En la actualidad, no hay actuadores eléctricos de alto empuje, económicos que tengan acción de falla sin peligro, excepto el cierre en la última posición. Los actuadores para estrangulación tienen limitaciones de capacidad y disponibilidad. En aplicaciones para acción continua, de cuadro cerrado, en que se requieren cambios frecuentes en la posición de la válvula de control, quizá no resulte adecuado el actuador eléctrico debido principalmente, a su limitado ciclo de trabajo.
Figura No. 24 Actuador tipo eléctrico Actuadores hidráulicos y electro-hidráulicos. Los actuadores electro-hidráulicos tienen un motor y una bomba para enviar líquido a alta presión a un pistón que produce la fuerza de salida. El actuador electro-hidráulico es excelente para servicio de estrangulación por su elevada rigidez (resistencia al cambio en las fuerzas en el cuerpo de la válvula) y su compatibilidad con las señales analógicas. La mayor parte de los actuadores electro-hidráulicos pueden producir empujes elevados, a menudo hasta de 10000 lb. Sin embargo, tienen la desventaja de alto costo inicial, complejidad y tamaño. Los actuadores hidráulicos, aunque en esencia son los mismos que los electro-hidráulicos, difieren en que reciben la potencia desde una unidad externa de bombeo.
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El movimiento del vástago de la válvula, a través de un potenciómetro o transformador diferencial lineal, es comparado con la señal del instrumento dentro de un servo-amplificador. Una señal es entonces enviada a una válvula de alto rendimiento, la cual carga o descarga el fluido hidráulico a alta presión del actuador que están directamente conectado al vástago de la válvula. El exceso del fluido hidráulico se regresa al contenedor. Una instalación hidráulica central puede suministrar líquido a una presión de hasta 3000 psi. Se tienen respuestas muy rápidas a las condiciones que fijan los instrumentos. La desventaja es los altos costos de operación y de instalación se necesitan bombas de muy alta presión para poder cumplir con las fuerzas hidráulicas tan grandes como se requieran.
En la figura No. 25 se muestra un tipo de actuador tipo electro-hidráulico generado por celdas solares y aceite.
Figura No. 25 Actuador electro-hidráulico Actuadores manuales.- Estos actuadores realmente hacen que la válvula de control funcione como una válvula manual donde la característica de flujo es conocida, se pueden emplear ya que la posición se puede leer directamente del indicador de la carrera de la válvula. Son utilizados como dispositivo para cerrar la válvula completamente, eliminando la necesidad en algunos sistemas de arreglos costosos. En la siguiente figura No. 26 mostramos un actuador neumático manual.
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Figura No. 26 Actuador tipo neumático manual 15. SELECCIÓN DE ACTUADORES La selección del actuador para válvulas incluye su rendimiento y los factores económicos. La eficiencia de la válvula de control depende de lo bien que el actuador resista las fuerzas que se le aplican, además un actuador puede ser parte importante del precio, en especial cuando se emplea con una válvula pequeña. Pero la selección cuidadosa puede permitir un considerable ahorro, la gran variedad de tipos y tamaños de actuadores haría creer que la selección es compleja, pero no lo es. Si se tienen presentes algunas sencillas reglas, el conocimiento de las necesidades fundamentales del proceso facilitará mucho la selección. Las características principales del actuador ayudarán a hacer la selección y son: Fuente de potencia.- La potencia disponible en el lugar en que esta la válvula será la base para seleccionar el actuador, los actuadores típicos se mueven con aire comprimido o electricidad. Sin embargo, en algunos se utiliza agua a presión, líquido hidráulico e incluso la presión en la tubería. En la mayor parte se utiliza aire comprimido a presiones entre 15 y 200 psi. Como en todas las plantas se dispone de electricidad y aire comprimido, la selección del actuador depende de la convivencia del suministro en el sitio en que esta el actuador. Otras consideraciones incluyen la confiabilidad y la necesidad de mantenimiento del equipo de potencia y su efecto sobre el funcionamiento de las válvulas así como la provisión de potencia de emergencia en sectores críticos de la planta. Características de la protección contra fallas.- Aunque las fuentes de potencia suelen ser muy confiables, muchos procesos requieren un movimiento específico de la válvula si falla la potencia. Los sistemas de protección contra fallas incluidos en muchos actuadores detienen el proceso a fin de evitar posibles pérdidas del producto en caso de una interrupción de la potencia. En algunos sistemas se almacena energía con resortes, tanques de aire o acumuladores hidráulicos. La falla de la potencia para el actuador hace funcionar el sistema de protección para mover las válvulas a la posición requerida y mantenerla hasta que se reanuda el funcionamiento normal.
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Los actuadores permiten elegir el modo de protección para la válvula; que se quede abierta, que se quede cerrada o se mantenga en la última posición. Algunos actuadores, como los de resorte y diafragma incluyen el mecanismo para protección sin costo adicional; en otros puede ser opcional. Capacidad del actuador.- El actuador debe tener suficientes torsión o empuje para la aplicación específica; en algunos, los requisitos de torsión indicarán el tipo y las necesidades de potencia del actuador. Por ejemplo, en las válvulas grandes que requieren torsión o empuje altos, sólo se podrán utilizar actuadores eléctricos o electro-hidráulicos, pues no hay disponibles actuadores neumáticos de suficiente capacidad. A la inversa, los electro-hidráulicos o hidráulicos serían una mala elección para válvulas que necesitan muy poca fuerza. La combinación de la capacidad del actuador con los requisitos del cuerpo de la válvula es recomendable que la haga el fabricante. Aunque la determinación del tamaño no es difícil, la gran variedad de tipos en el mercado y el asesoramiento de los proveedores no requieren el conocimiento detallado de los procedimientos.
16. POSICIONADORES
Los posicionadores neumáticos tienen transductores para transformar la señal de un instrumento en una posición de la válvula, en vez de utilizar la señal neumática directamente en el actuador. Con algunos estudios se ha visto que los posicionadores se utilizan a menudo en donde los amplificadores neumáticos serían una mejor elección. Además, en muchos casos se puede lograr mejor control sin utilizar ni amplificador ni posicionador. Las razones principales para utilizar un posicionador o un amplificador neumático son:
Se requiere un rango dividido Se desea una carga máxima de presión en lugar de la señal del instrumento Se desea el mejor control posible. Los ejemplos podrían incluir, recuperación rápida después de las alteraciones o minimización del exceso de control o sobre-impulso.
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La selección del posicionador o del amplificador tiene escasa relación con los aspectos dinámicos del proceso, pero no con el tamaño de la válvula, desequilibrio, fricción en la empaquetadura o longitud de la línea o la tubería de transmisión.
TIPOS DE PROCESO Procesos “Lentos”: La mayor parte de los sistemas térmicos, reactores, control de nivel de líquido y algunos con gas de baja presión y gran volumen Procesos “Rápidos”: Procesos con presión de líquidos, gas a presión y de flujo de bajo volumen
POSICIONADOR O AMPLIFICADOR NEUMÁTICO Posicionador rápido, sin restricción en la entrada. Se puede incluir amplificador neumático de orificios grandes, de 1:1 en el bucle del posicionador con actuadores grandes.
Amplificador neumático estándar (orificio de 1/8”) o de gran capacidad, de acuerdo con el tamaño del actuador y velocidad de carrera requerida. La ganancia de presión del amplificador puede ser de 1 o mayor, según sea la carga de presión en el actuador. No se recomienda posicionador. Si se emplea la restricción en la entrada debe ser en los actuadores pequeños, y quizá sea indeseable en actuadores grandes.
17. FUNCIONES DE CONTROL DE LOS ACTUADORES Las funciones del actuador definen las opciones para su selección; incluyen tipo de señal, alcance de la señal, temperatura ambiente, grado de vibración, velocidad y frecuencia de operación y la calidad de control requerida. Los grupos de señales suelen ser de dos posiciones (conexión y desconexión) o analógicas (para estrangulación). Los actuadores para conexión y desconexión se controlan con interruptores eléctricos, electroneumáticos, o neumáticos de dos posiciones. Es el control automático más sencillo y el menos restringido por los componentes mecánicos del actuador. Los actuadores para estrangulación tienen exigencias tecnológicas mucho mayores en los aspectos de compatibilidad y rendimiento. Estos actuadores reciben su entrada desde instrumentos electrónicos o neumáticos que miden la variable del proceso. El actuador, después debe mover al elemento final de controlen forma exacta y oportuna en respuesta a la señal del instrumento para tener control eficaz. La compatibilidad con las señales de los instrumentos es inherente en muchos actuadores y se pueden obtener con equipos que no son la instalación original. La velocidad de la carrera, la vibración y la resistencia a la temperatura también pueden ser críticas para la aplicación. La velocidad de la carrera no suele ser muy crítica, pero es deseable que se pueda ajustar; una velocidad alta puede ser perjudicial en lazos de control líquido, por la posibilidad del golpe de ariete y los daños consecuentes en los componentes de la válvula. UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
En muchos casos, es deseable accionar el actuador a mano para el arranque o en emergencias, la mayor parte de los actuadores motorizados se pueden equipar con volantes opcionales para esa finalidad. El peso del actuador al agregarlo al peso de la válvula de control puede necesitar soportes adicionales. La selección de actuadores compactos y ligeros de peso puede eliminar este gasto adicional, muchas veces, los factores económicos son decisivos para la elección. El costo total del actuador, además del de adquisición, incluye gastos de operación y mantenimiento durante toda su duración útil. Estos costos varían mucho, pero son fáciles de determinar. Un actuador sencillo con pocas piezas móviles facilita el servicio, suele causar menos problemas y el personal de mantenimiento puede trabajar con más facilidad. Un actuador específico para una válvula de control elimina la posibilidad de un error de aplicación. El actuador hecho en la misma fábrica y embarcado junto con ello eliminará cargos adicionales por instalación y facilita la obtención de piezas de repuesto. Las existencias de piezas de repuesto (refacciones), que son un importante costo oculto, pueden ser mínimas si se seleccionan actuadores que tengan piezas comunes. Los actuadores de resorte y diafragma suelen costar menos que los de pistón de calidad comparable, una parte del ahorro se obtiene con el empleo directo del aire de salida de los instrumentos, que en muchos casos permite eliminar los posicionadores o amplificadores. Si no se puede utilizar el actuador de diafragma en una aplicación, la mejor elección alterna será el neumático de pistón. Ofrece una buena combinación de elevado empuje, un costo inicial bajo y la sencillez y facilidad de mantenimiento de los actuadores neumáticos. Al escoger el tipo de actuador, el requisito fundamental es entender su aplicación. El conocimiento de la señal de control, modo de funcionamiento, fuente de potencia disponible, empuje o torsión requeridos, necesidad de accionamiento manual y posición de falla sin peligro facilitará las decisiones, además, se deben tener en cuenta la sencillez, facilidad de mantenimiento y el costo total., tampoco se debe pasar por alto la seguridad. El actuador de resorte y diafragma es el más popular, adaptable y económico y debe ser el primero que se considere. Si hay que eliminarlo por las limitaciones inherentes, entonces el orden para la selección será el de pistón, el eléctrico o electro-hidráulico sin olvidar las capacidades y limitaciones de cada uno. En la siguiente tabla damos un resumen de las ventajas y desventajas de los diferentes tipo de actuadores:
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
RESUMEN DE VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS ACTUADORES Resorte y diafragma Ventajas
Desventajas Baja torsión disponible Gama limitada de temperaturas Inflexibilidad en los cambios de las condiciones de servicio
Bajo Costo Sencillez Acción inherente de falla sin peligro Requiere baja presión de funcionamiento Ajustable Facilidad de mantenimiento Puede estrangular sin posicionador Carreras a alta velocidad Neumático de pistón Ventajas Desventajas Alta capacidad de torsión Requiere accesorios para falla sin peligro Compacto Necesita posicionador para estrangulación Ligero de peso Precio más alto Adaptable a alta temperatura ambiente Necesita alta presión de suministro Adaptable a requisitos variables de torsión de la válvula Puede tener carrera rápida Alta rigidez relativa del actuador Motor eléctrico Ventajas Desventajas Compacto Costo y relación de torsión elevados Adaptable para control remoto No tiene falla sin peligro Capacidad limitada para estrangulación Carrera lenta No es ajustable Electrohidráulico o hidráulico Ventajas Desventajas Alta torsión Alto costo Rigidez muy alta del actuador Complejidad Buena rigidez para estrangulación Grande y pesado Carrera rápida Requiere accesorios para falla sin peligro
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
HOJAS DE ESPECIFICACIONES PARA VÁLVULAS DE CONTROL
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
HOJAS DE ESPECIFICACIÓN PARA VÁLVULAS DE CIERRE RÁPIDO CON ACTUADOR NEUMÁTICO
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INSTRUMENTACIÓN II
HOJAS DE ESPECIFICACIÓN PARA VÁLVULAS CON ACTUADOR ELÉCTRICO
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
INSTALACION La operación de cualquier planta de proceso depende del funcionamiento satisfactorio de los muchos tipos de válvulas instaladas en el sistema de tuberías. Las válvulas con extremos de brida son las que más se utilizan en la mayor parte de las tuberías de proceso. En los sistemas en que se requieren instalación firme y protección contra escurrimientos se emplean válvulas de extremos soldados. Los tamaños para tubos pequeños suelen tener extremos roscados, según sea el material del tubo y la válvula y el fluido que se va a manejar. Los extremos con brida tienen dimensiones y capacidades de presión estándar para diversos materiales de construcción. Los diámetros de la brida, los círculos y agujeros para tornillos y los diámetros de las caras realzadas, están incluidas en diversas normas del American National Standards lnstitute (ANSI) y de Manufacturer's Standarization Society of the Valve and Fitting Industry (MSS). Las clases para presiones idénticas o similares con diferentes materiales, tienen las mismas dimensiones. Cuando se instalan bridas de acero de cara realzada en bridas de hierro fundido; bronce o acero inoxidable, se debe tener cuidado especial para no doblar y romper el material de menor resistencia. Además, si se unen bridas de acero de cara realzada con bridas de cara plana de otros materiales, se recomienda desmontar la cara realzada y utilizar una junta de ese tamaño en la unión. Si hay que utilizar .la brida de acero de cara realzada, se recomiendan tornillos de baja resistencia para evitar daños al material más débil. La norma MSS SP 46 "Instalación de bridas de acero con cara realzada en bridas de hierro fundido, latón bronce o acero inoxidable", incluye las recomendaciones para esos casos.
Juntas Las juntas para las bridas entre válvulas y tubos son de tres categorías: blandas, semimetálicas y metálicas, y con muchas subdivisiones. Las juntas blandas son las hechas con elastómeros, las de hojas de asbesto (amianto) comprimidas, que tienen por lo general aglutinante de caucho sintético para darles resistencia a la corrosión y mejorar el sellamiento y las de materiales de hidrocarburos fluorados, como el PTFE, con o sin relleno. Las juntas blandas de empleo más frecuente en servicio con productos químicos son las de hojas de asbesto comprimido y de PTFE. Las juntas semimetálicas incluyen las de camisa metálica rellenas con asbesto, de las cuales hay muchos tipos, las de metal corrugado y metal perfilado con asbesto pegado con adhesivo en las ranuras concéntricas y las de tipo devanado en espiral con hoja de asbesto, papel o PTFE entre los devanados. Las juntas metálicas son de diversos diseños estandarizados. La junta anular es la más común aunque la junta lenticular cada vez tiene más aplicaciones en servicio para alta presión. Hay muchos tipos no estandarizados, como las de metal corrugado, metal plano liso, metal perfilado con ranuras en V concéntricas y otras variantes. Estas juntas que no son estándar no se utilizan mucho para bridas de tuberías. La temperatura máxima de servicio en la mayor parte de las juntas elastoméricas no excede de 200 °C. Las de PTFE están limitadas a 500°F, pues a más temperatura empiezan a desintegrarse; se recomienda que trabajen con temperaturas inferiores, por lo general unos 400 °F, para evitar que fluya en frío.
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INSTRUMENTACIÓN II
Las hojas de asbesto comprimidas tienen la limitación del aglutinante y la temperatura máxima para su empleo es de 800°F. Hay que comprobar los límites específicos de una junta determinada con el fabricante. Cuando estas juntas tienen refuerzo de malla metálica se pueden usar a temperaturas un poco más altas, pero 1000 °F es el límite absoluto. Las juntas blandas requieren bridas con acabado rasurado de suficiente aspereza para evitar el arrastre. Esto es de particular importancia con materiales de PTFE que pueden fluir en frío.
Propiedades de las juntas semimetálicas Las juntas semimetálicas tienen limitaciones según el tipo de metal y de asbesto. Si el asbesto está “emparedado", puede producir un sellamiento satisfactorio aunque ya se haya pulverizado y no tenga resistencia a la tracción. Se utilizan acero inoxidable o aleaciones a base de níquel en la mayor parte de las juntas semimetálicas para temperaturas superiores a los 1 000 °F. Estas juntas requieren diferentes acabados de superficie según sea su tipo específico. Las juntas de asbesto con camisa de metal que se necesita para asentar contra la brida y 1as juntas con núcleo metálico con asbesto en una parte de la superficie sellan con gran facilidad en superficies lisas. Las juntas de devanado en espiral se pueden utilizar en superficies de diferentes acabados. Para servicio general, un acabado de 125 a 200 RMS suele ser adecuado. En .servicios peligrosos o con fluidos difíciles de retener, el acabado de superficie no debe tener una aspereza mayor de 125 RMS. En aplicaciones para vacío, el acabado no debe ser mayor de 80 RMS. La carga de los tornillos en las juntas devanadas en espiral debe concordar con las características de compresión de la junta. Se debe consultar al fabricante la combinación adecuada de tornillos y junta. En la mayor parte de los casos se recomiendan los anillos de compresión para no comprimir las juntas en exceso.
Juntas metálicas Las juntas metálicas requieren acabados lisos para tener sellamiento y la aspereza máxima aceptable suele ser de 62 RMS. Estas juntas y algunas semimetálicas sellan por la deformación del metal para conformarlo con la superficie de la brida, porque la tersura es esencial. La junta debe ser más blanda que la brida para obtener flujo del metal sin deformar la brida. Muchas veces no se puede obtener una diferencia en dureza cuando se tienen bridas de acero inoxidable austenítico y juntas de la misma aleación; por ello, esta combinación rara vez se utiliza excepto en uniones anulares y bridas lenticulares. Se prefieren los acabados de estrías o surcos concéntricos para todos los tipos de juntas. En ningún caso debe haber marcas de herramientas que se extiendan en sentido radial en la superficie de asentamiento de la junta.
Juntas anulares Las juntas anulares y lenticulares son las metálicas de empleo más común en bridas de tubos. Las caras de las juntas anulares son fáciles de instalar y apretar; tienen la ventaja de un sellamiento positivo y mantienen su integridad durante un incendio. Si la junta no asienta en el borde interno habrá una cavidad o bolsa en donde se puede retener el líquido de la tubería. Las uniones con junta anular tienen la ventaja de que no hay cavidades que atrapen el líquido de la tubería. Se hacen con tanta facilidad como con las bridas planas o de cara realzada. Se requiere poca flexibilidad en la tubería para instalar o desmontar una brida con unión lenticular, pero se necesita mucha elasticidad para desmontar una brida con junta anular. UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
En las conexiones con brida los tomillos se deben apretar a la torsión adecuada para el material y la clase de presión, Hay publicaciones en donde se indica la torsión para bridas y accesorios. Esto es muy importante con tornillos de baja resistencia para que no queden esforzados en exceso al formar la unión, pues pueden ocurrir fugas cuando se desesfuerzan los tornillos. Los tornillos se deben apretar en el orden indicado en la siguiente figura. Las llaves de torsión son las más adecuadas, aunque se pueden utilizar atornilladores neumáticos calibrados, Hay que lubricar los tomillos y tuercas para tener reproducibilidad de la torsión. Las conexiones o extremos roscados son los de menor costo y las puede hacer un operario no especializado; sin embargo, tienen muchas desventajas. Es difícil sellar las fugas y las roscas están sujetas a corrosión, por lo cual si se corroen será casi imposible desarmarlas. Los materiales que se raspan con facilidad, como los aceros inoxidables austeníticos, son muy difíciles de apretar. La cinta de PTFE envuelta en la rosca macho es muy útil para hacer uniones roscadas herméticas. Las fugas por las uniones roscadas pueden permitir el ataque rápido de los tubos y válvulas. Un ejemplo es el manejo de ácido sulfúrico concentrado con tubos o válvulas de acero al carbono. El ácido que se fuga se diluirá por la hidratación atmosférica y atacará con rapidez el exterior del componente. En tales casos, puede ser necesaria la soldadura de sello en las uniones.
Sistemas soldados Los sistemas de tuberías soldadas ofrecen la máxima seguridad de hermeticidad en las uniones. Los extremos soldados de enchufe se utilizan para tamaños hasta de 2 pulgadas de diámetro y los soldados a tope para tamaños más grandes. En algunos casos se utiliza soldadura a tope en los tamaños pequeños para evitar la cavidad que hay en la conexión de soldadura de enchufe. Las conexiones de extremo de enchufe son más fáciles que las soldaduras a tope y requieren menos pericia. Al instalar conexiones de enchufe soldadas, no se debe asentar el tubo a fondo en el enchufe antes de soldar, pues producirá esfuerzos muy altos cuando el metal de la soldadura se contraiga y tire del tubo hacia el enchufe. Si no se deja un espacio pequeño al soldar válvulas de compuerta se deformarán los asientos y no producirán sellamiento correcto. UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Las válvulas de acero y acero inoxidable con extremos soldados a tope se maquinan a las normas ANSI B 16.5, ANSI B 16.25 y ANSI B 16.10. Con insertos consumibles se necesitan preparativos especiales para soldar los extremos y no se incluyen en B 16.5. Se debe tener cuidado de no dañar los asientos de válvula con las salpicaduras de soldadura. Los asientos metálicos se deben cerrar durante la soldadura y ponerles alguna protección en la superficie del disco, si hay la posibilidad de que les llegue la salpicadura de soldadura. La válvula se debe mantener lo más fría que sea posible para evitar la deformación del asiento en el cuerpo. Esto es importante en las válvulas con enchufe soldado extremo con extremo. En las válvulas de bola con piezas internas de PTFE puede ser necesario desmontar los asientos para no dañarlos con el calor de la soldadura. Otros tipos de conexiones de extremo, como las de cubo y de compresión no se utilizan mucho en válvulas para procesos. Se deben solicitar recomendaciones al fabricante si se quiere utilizarlas.
NORMAS PARA VALVULAS Y BRIDAS MSS SP 6
Acabados de caras de contacto de bridas de extremo de válvulas y accesorios ferrosos.
MSS SP 37
Válvulas de compuerta de bronce 125 lb MSS
MSS SP 42
Válvulas con brida fundidas, resistentes a la corrosión 150 lb MSS
MSS SP 46
Instalación de bridas de acero de cara realzada en bridas de hierro fundido, latón, bronce o acero inoxidable
MSS SP 65
Bridas y espárragos para alta presión en la industria química para uso con juntas lenticulares
ANSI B 16.1
Bridas para tubo y accesorios con brida de hierro fundido
ANSI B 16.5
Bridas para tubo y accesorios con brida de acero
ANSI B 16.10
Dimensiones de cara a cara y de extremo a extremo de válvulas ferrosas.
ANSI B 16.11
Conexiones de acero de soldadura en enchufe
ANSI B 16.20
Juntas para unión de anillo y ranuras para bridas para tubo de acero
ANSI B 16.21
Juntas no metálicas para bridas de tubo
ANSI B 16.24
Bridas y conexiones con brida de latón o bronce
ANSI B 16.25
Extremos de soldadura a tope
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INSTRUMENTACIÓN II
Precauciones durante la instalación El manejo es de suma importancia, en especial para válvulas grandes que requieren el uso de un polipasto. Las válvulas no se deben levantar por el volante, brazos del yugo o mecanismo de operación. Se deben colocar eslingas debajo del cuerpo en forma que impidan que se invierta. Las válvulas pequeñas que se pueden levantar con la mano no tienen problemas para el manejo. Cuando se reciben las válvulas es preferible dejarlas en su empaque original, salvo que se vayan a guardar bajo techo. Los protectores de las bridas no se deben quitar sino hasta el momento de instalarlas y, después de quitarlos, se debe inspeccionar si el interior de la válvula está limpio y hay que quitar los cuerpos extraños. Por lo general, las válvulas se deben almacenar con los discos cerrados. Hay que accionar las válvulas un ciclo completo de cierre, apertura y cierre para probar su funcionamiento. Las válvulas de retención se suelen embarcar con algún tope interno para proteger al disco y al asiento contra daños mecánicos. Hay que quitar el tope antes de instalar la válvula en la tubería. El espacio entre las bridas de la tubería se debe establecer de modo que se puedan instalar las válvulas sin combar los tubos. Las válvulas no se destinan a uso como elementos de tensión o compresión para aproximar o separar tuberías mal instaladas. Una vez que la válvula esté conectada, hay que comprobar que los tornillos del bonete estén apretados. Las tuercas se pueden aflojar durante el embarque y las juntas pueden estar poco comprimidas o escurrirse y permitir fugas entre el cuerpo y el bonete. Se debe comprobar el apretamiento de los tornillos del prensaestopas. Si el vástago y el buje son del tipo lubricado, hay que lubricar las roscas del vástago y el buje del yugo (tuerca del vástago) que queden visibles. Hay que probar otra vez la válvula después de acabar de instalarla con un ciclo de cierre apertura y cierre totales.
MANTENIMIENTO El mantenimiento de las válvulas en servicio suele estar limitado a apretar los tornillos de la unión entre el bonete y el cuerpo y los del estopero, aunque en caso de emergencia se pueden instalar nuevos anillos de empaquetadura. El reemplazo de ésta en una válvula que está en servicio siempre es peligroso y sólo se debe intentar después de que el asiento posterior está asentado en forma hermética contra el bonete; estos asientos sólo se uti1izan en las válvulas de compuerta y de globo. El mantenimiento extenso de las válvulas de una tubería, aunque esté fuera de servicio, sólo se hace en circunstancias inusitadas. El grado de reparaciones con las válvulas instaladas está limitado por su diseño. Es mucho más conveniente desmontar una válvula con bridas e instalar una de repuesto, que intentar repararla instalada, aunque el diseño de la válvula permita hacer ciertas reparaciones sin desmontarla. A veces, a las válvulas grandes se les puede dar servicio cuando están instaladas, pues puede ser difícil desmontarlas para llevarlas al taller. Las válvulas que se pueden reparar sin desmontarlas, para corregir problemas con el asentamiento e instalar nuevos discos o sellos de asiento, son las de compuerta, globo, retención., macho, bola de entrada superior y diafragma. Hay que desmontar la mayor parte de las válvulas de bola y de mariposa para tener acceso a los sellos de la bola, y de los asientos.
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INSTRUMENTACIÓN II
La rectificación de los asientos de las válvulas de compuerta y de retención de bisagra requiere el uso de una máquina especial que se monta en la brida del cuerpo y corta una nueva superficie de asiento. Debido a la necesidad de que el asiento esté plano y su ángulo coincida, en forma precisa con el del disco, este procedimiento es de resultados dudosos en las válvulas de compuerta de cuña maciza. Si se corta más de una cantidad mínima en los asientos, se necesita un disco nuevo para tener cierre correcto. Los asientos en las válvulas de globo y de retención por elevación se pueden rectificar por el lado, del bonete con buenos resultados. Para reacondicionar las válvulas con sellos de PTFE, se instalan sellos nuevos y también bola o macho nuevos si están gastados o corroídos. Pero esto no dará resultado si el cuerpo también está corroído en la zona del asiento o la camisa. El diafragma de las válvulas de diafragma, por lo general, se puede reemplazar sin desmontarlas de la tubería.
Ventajas de la reparación en el taller El desmontaje de las válvulas de la tubería para repararlas tiene algunas ventajas. Muchas veces la pérdida de tiempo será menor si se tienen disponibles las válvulas para repuesto. La calidad de las reparaciones será mejor y la inspección más precisa porque se tendrá acceso a todas las superficies. Además, se puede probar la hermeticidad del asentamiento, lo cual es difícil si la válvula está instalada. El mantenimiento de las válvulas de compuerta metálica, globo y retención consiste en la rectificación de los asientos y discos. Los discos de las válvulas de acero se pueden reacondicionar mediante el relleno de las superficies de los asientos con metal de soldadura o con revestimiento de cara dura. El buje del yugo se debe reemplazar si está gastado e instalar empaquetaduras y juntas nuevas. Es preferible reemplazar los tornillos y tuercas, porque la inspección puede costar más que las piezas nuevas. También se pueden instalar nuevos anillos de asiento, pero en este caso la reparación ya no resultará muy económica. La reparación de válvulas de acero inoxidable es muy similar a la de las de acero al carbono o de baja aleación. Una excepción es que se debe evitar la soldadura del acero inoxidable, porque el metal quedará sensible al ataque por productos corrosivos. Si es indispensable soldar, las piezas se deben recocer en solución y enfriar por inmersión para mantener la resistencia a la corrosión. Si las piezas están hechas con acero inoxidable de bajo contenido de carbono o estabilizadas con columbio o titanio, la soldadura con electrodos de bajo carbono o estabilizados producirá un depósito de soldadura exento de sensibilización. La reparación de las válvulas de bola incluye instalar nuevos sellos de asiento, bola y vástago nuevos si es necesario así como empaquetaduras, juntas, tornillos y tuercas nuevos. Por lo general, se requiere muy poca rectificación de los componentes de las válvulas de bola. Las válvulas de macho lubricadas se pueden reparar con relleno con soldadura y rectificación del cuerpo o del macho. Sin embargo, no es fácil encontrar el equipo de precisión para rectificar estas piezas y es dudoso que la reparación resulte económica, sobre todo en válvulas pequeñas. En las válvulas de macho no lubricadas se requiere reemplazar la camisa de PTFE, la empaquetadura, juntas y, quizá, el macho. Las condiciones del cuerpo debajo de la camisa no siempre son muy importantes y en muchos casos, no se rectifica la cavidad del cuerpo.
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INSTRUMENTACIÓN II
Para reparar las válvulas de mariposa se reemplazan el vástago, el disco y la camisa que suelen ser la razón para reparar. No siempre se necesitan discos nuevos, pero sí hay que cambiar todos los sellos anulares o empaquetaduras junto con el vástago y los bujes del vástago si están gastados. En resumen Es preferible hacer las reparaciones de las válvulas desmontadas de la tubería, aunque el reemplazo de piezas de PTFE y algunas metálicas con la válvula instalada da resultados satisfactorios en algunos tipos. La rectificación en las válvulas de globo, compuerta y retención metálicas requiere equipo y personal especializados. En muchas plantas no se justifican estas operaciones y es preferible encargar el trabajo a un taller especializado o al fabricante. La instalación de sellos de asiento, piezas metálicas nuevas, camisas y otras piezas se puede hacer en la misma planta o encomendarla a un taller especializado. La reparación de una válvula se considera económica si se puede reacondicionara un costo no mayor al 65% del preció de reposición. Los costos de reparación, en promedio, son del 50% del costo de reposición; sin embargo, muchas válvulas no se reparan pues el costo es mayor a los citados. Por lo general, una válvula no se puede reparar si no se puede aprovechar el cuerpo, porque el costo de reparación excederá del valor recuperable.
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INSTRUMENTACIÓN II
A2000 Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto Descripción del Producto:
Compactos, estructura de acero, adecuados para todo tipo de válvulas de control. Reversibles, con diseño multimuelle y alcance de señal ajustable
Tipo:
Neumático
Tamaño:
300 a 2600 cm
Presión de Alimentación:
Max. 6 bar
Recorrido nominal:
10 a 120 mm
Posición de seguridad:
Abierta o cerrada
2
A2000 Lever Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto Descripción del Producto:
Compacto, estructura de acero, adecuados para todo tipo de válvulas de control. Reversible, con diseño multimuelle y alcance de señal ajustable
Tipo:
Neumático
Tamaño:
300 a 2600 cm
Presión de Alimentación:
Max. 6 bar
Recorrido nominal:
40 a 260 mm
Posición de seguridad:
Abierta o cerrada
2
M6421/M7421 Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto Descripción del Producto:
Actuador eléctrico con movimiento lineal, con y sin posicionador integrado. Se acopla con válvulas de hasta DN 80/3".
Tipo:
Eléctrico
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INSTRUMENTACIÓN II
Tamaño:
1,8 kN
Presión de Alimentación:
24 V y 220 V
Recorrido nominal:
10 a 30 mm
Posición de seguridad:
NO DISPONIBLE
EP2300 Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto Descripción del Producto:
Controlador electrónico de posición con conversión electroneumática. Es aplicable en movimientos por impulso o rotatorios.
Tipo:
Posicionador electroneumático
Señal de Entrada:
4 a 20 mA
Presión de Alimentación:
Max. 6 bar
Señal de Salida:
Neumático
Recorrido ajustable: 0 a 120 mm, 90° rotatorio Seguridad intrínseca:
EEx ib II CT4/T6
Opción:
Retransmisión 4 a 20 mA, conmutadores de límite internos
EP2400 Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Descripción del Producto:
Controlador electrónico de posición con conversión electroneumática. Es aplicable en movimientos por impulso o rotatorios.
Tipo:
Posicionador electroneumático
Señal de Entrada:
4 a 20 mA
Presión de Alimentación:
Max. 6 bar
Señal de Salida:
Neumático
Recorrido ajustable: 0 to 120 mm, 90° rotatorio Seguridad intrínseca:
NO DISPONIBLE
Opción:
Retransmisión 4 a 20 mA, conmutadores de límite internos
EP2350 Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto Descripción del Producto:
Convierte una señal eléctrica de 4 a 20 mA en una señal neumática de 0,2 a 1,0 bar. Reversible. Gran capacidad de aire.
Tipo:
Transductor electroneumático
Señal de Entrada:
4 a 20 mA
Presión de Alimentación:
Max. 6 bar
Señal de Salida:
0,2 a 1,0 bar
Recorrido ajustable: Seguridad intrínseca:
EEx ib II CT6/T5
Opción:
-
HP Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto Descripción del Producto:
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Posicionador neumático fiable, probado en entornos muy rigurosos. Reversible, características de salida ajustables.
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INSTRUMENTACIÓN II
Tipo:
Posicionador neumático
Señal de Entrada:
0,2 a 1,0 bar
Presión de Alimentación:
Max. 6 bar
Señal de Salida:
Neumático
Recorrido ajustable:
0 a 120 mm
Seguridad intrínseca:
NO DISPONIBLE
Opción:
-
18. Transmisores de Caudal, Presión, Nivel y Másicos
ST 3000 SMV 3000 SCM 3000 PLUS SVM 3000 PLUS MagneW 3000 PLUS
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ST 3000 Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto Construido con tecnología de microprocesadores, el transmisor de presión ST 3000® mide las presiones con excepcional precisión, estabilidad y fiabilidad. Su diseño de tarjeta única y la calidad inherente hacen que sea el transmisor más fiable del mundo. Las funciones de autodiagnóstico y las comunicaciones de dos vías del ST 3000 reducen la mayoría de horas de trabajo y costes requeridos para poner en marcha y mantener los transmisores convencionales.
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INSTRUMENTACIÓN II
Lineal o de raíz cuadrada, 4 a 20 mA cc, Protocolo DE digital mejorado, Fieldbus y HART
Salida: Precisión de Referencia Modo Analógico:
± 0,075% del alcance
Modo Digital:
± 0,0625% del alcance
Efecto de Temperatura Combinado de Cero y Alcance 28° C ± 0,1% del alcance
Modo Analógico:
± 0,075% del alcance
Modo Digital: Efecto de Presión Estática Combinado de Cero y Alcance (70 bar -1000 psi) – Sólo modelos DP
0,15% del alcance Modo Analógico: Límites de la Temperatura Ambiente:
-40 a 93°C
Límites de la Temperatura del Cuerpo del Medidor:
-40 a 125°C
Amortiguamiento:
Ajustable de 0 a 32 segundos
Alimentación:
11 a 45 Vcc
Aprobaciones de Seguridad:
Cumplen con las normas internacionales
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SMV 3000 Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto El transmisor multivariable inteligente SMV 3000 proporciona hasta cuatro variables del proceso desde un instrumento: presión diferencial, presión absoluta o efectiva, temperatura, y caudal compensado. El SMV 3000 se puede utilizar como un medio barato para ahorrar en la instalación y en los costes de funcionamiento asociados con el mantenimiento de numerosos transmisores. También se puede utilizar para realizar medidas fiables y precisas del caudal real, ayudando a reducir energía o residuos del producto. Precisión de Referencia Presión Diferencial:
± 0,1% del alcance calibrado
Presión Absoluta:
± 0,1% del alcance calibrado
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INSTRUMENTACIÓN II
Temperatura:
± 1,0°C ± 0.025% del alcance calibrado
Alcances (presión) Presión Diferencial:
2,5 to 1.000 mbar/1,0 a 400" H2O
Presión Absoluta:
0,35 a 52 bara/5 a 750 psia
Presión Efectiva:
4,1 a 210 barg/60 a 3.000 psig
Sensores de Temperatura Termorresistencia: Termopares:
Platino 100 E, J, K y T
Límites de Temperatura Ambiente:
-40 a 85°C
Cuerpo del Medidor:
-40 a 110°C
Alimentación:
11 a 45 Vcc
Salida:
4 a 20 mA cc o protocolo digital DE
Aprobaciones de Seguridad:
Cumplen con las normas internacionales
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SCM 3000 PLUS Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto El SCM 3000 PLUS mide caudal másico o volumétrico, densidad, temperatura y porcentaje de sólidos. Se basa en el diseño de tubo de medición recto, el más popular en la industria y ya probado en campo. El SCM 3000 PLUS puede medir caudal másico desde 0,1 a 200 toneladas por hora. Hay disponibles ocho tamaños de medidores, desde 2 a 80 mm, cubriendo la mayoría de las necesidades de medición de caudal en procesos. Precisión de Referencia Caudal:
<± 0,1% del caudal
Densidad:
<± 0,02 kg/l
Temperatura:
<± 0,5°C
Diámetros del Medidor:
DN 2 a DN 80
Repetebilidad:
± 0,05% del caudal
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INSTRUMENTACIÓN II
Materiales del Tubo:
Acero inoxidable, titanio y Hastelloy C
Conexiones de la Brida:
ANSI, DN o Tri-Clamp (abrazadera); acero inoxidable o Hastelloy C
Límites de Temperatura Proceso:
-50 a 200°C
Ambiente:
-25 a 60°C
Alimentación:
85 a 260 Vca
Salida:
4 a 20 mAcc, frecuencia, RS485 o protocolo HART
Aprobaciones de Seguridad:
Cumplen con las normas internacionales
SVM 3000 PLUS Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto El caudalímetro inteligente SVM 3000 PLUS es adecuado para medir líquidos, gases y vapor. Proporciona una medida volumétrica directa para aire comprimido, agua desmineralizada, productos derivados del petróleo, fluidos criogénicos y disolventes industriales, por citar sólo unos cuantos. El SVM 3000 PLUS tiene las ventajas de un bajo coste de instalación, pocas pérdidas de presión, alta estabilidad a largo plazo y un amplio rango de medida. Precisión de Referencia Líquidos:
< 0,75% del caudal
Vapor:
< 1% del caudal
Diámetros del Medidor:
DN 15 a DN 300
Repetibilidad:
± 0,2% del caudal
Rangeabilidad:
Hasta 45:1
Piezas soldadas:
Acero inoxidable, Monel, Hastelloy C y titanio
Límites de Temperatura Proceso:
-200 a 400°C
Ambiente:
-40 a 80°C
Alimentación:
12 a 30 Vca
Salida:
4 a 20 mAcc, RS485 o protocolo HART
Aprobaciones de Seguridad:
Cumplen las normas internacionales
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UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
MagneW 3000 PLUS Pinche aquí si quiere ver una foto de este producto Los caudalímetros inteligentes MagneW 3000 PLUS ofrecen una amplia gama de detectores y convertidores de caudal, montados de forma integral o remotos. Hay detectores para tubos de diámetro interno de 2,5 mm hasta 600 mm y miden velocidades de caudal desde 0,1 a 10 metros por segundo. Su tecnología digital amplia la tasa de rangeabilidad a 100:1, convirtiendo al MagneW 3000 PLUS en un instrumento muy versátil para una amplia gama de aplicaciones, con una precisión excepcional en todo su rango de medida. Precisión de Referencia:
± 0,5% del caudal
Rango de Velocidades de Caudal:
0,1 a 10 metros por segundo
Rango de Temperaturas de Proceso Detector Forrado de Teflón:
-40 a 160°C
Detector Forrado de Poliuretano:
-40 a 50°C
Rango de Temperatura Ambiente Detector Forrado de Teflón:
-30 a 80°C
Detector Forrado de Poliuretano:
-30 a 60°C
Alimentación:
100/110/120/200/220/240 Vca, 50/60 Hz, 24 Vcc
Salida:
4 a 20 mAcc, protocolo digital mejorado DE y HART, salida de impulsos opcional para contador externo
Diámetros Interiores del Tubo:
2,5 a 600 mm Hasta 1100 mm por petición
Rango de Caudal:
3
Hasta 10,179 m por hora
Las válvulas de bola son de acción más rápida y de cierre más hermético que las válvulas de globo o de compuerta del tipo convencional; son una combinación de una esfera perfecta apoyada en muñones y con asientos móviles. Se aplican a muchos servicios en los que con anterioridad se empleaban las válvulas de tipo convencional. También se obtienen en muchos metales especiales para válvulas con numerosos tipos de asientos de materiales elásticos y en muy variados diseños. 1. UNIDAD 6
INSTALACION: 104
INSTRUMENTACIÓN II
Para instalar correctamente las válvulas de bola se seguirán los siguientes pasos: 1.1 Limpiar correctamente la tubería donde la válvula va a ser instalada, ésta deber estar libre de partículas remanentes de óxido, escorias, gotas de soldadura, polvo y suciedad que se encuentren en su interior. 1.2. La válvula y/o la tubería deben tener el soporte necesario para eliminar el esfuerzo y la fatiga de las conexiones. 1.3. Remover las tapas protectoras de las bridas. 1.4. Asegurarse que la válvula abra y cierre correctamente. 1.5. Instalar la válvula en posición "abierta" (100%). Esto protegerá la superficie de la bola durante la instalación. 1.6. Seguir las indicaciones de la plaquita de identificación de la válvula en cuanto a los límites de presión, temperatura y materiales. PRECAUCION: Las válvulas de bola deben ser levantadas de manera que el cuerpo sostenga todo el peso. Nunca deben ser levantadas por la palanca, el reductor o el actuador. 2. OPERACION: Para operar correctamente las válvulas de bola se deben tomar en cuenta las siguientes indicaciones: 2.1. La válvula debe ser operada en las posiciones "totalmente abierta" o "totalmente cerrada" únicamente. Dejar la válvula en una posición intermedia (semiabierta), puede ocasionar daños severos a los asientos y sellos de la misma dañándola rápidamente. 2.2. En las válvulas operadas con palanca, cuando ésta se encuentra alineada con el eje de la válvula (cañería) indica que la válvula esta "abierta". Si se observa la válvula desde arriba se podrá notar que el vástago gira 90° en el sentido de las agujas del reloj para cambiar de "abierta" a "cerrada". 2.3. En las válvulas operadas con reductores o actuadores, éstos poseen indicadores mecánicos que muestran si la válvula está "abierta" o "cerrada". Todos los volantes de los reductores y los actuadores, al momento de manipularlos, giran en el sentido de las agujas del reloj para cerrar la válvula. 2.4. La válvula no debe permanecer inmovilizada por períodos de tiempo muy largos. Si es posible debe ser accionada a intervalos regulares para asegurar una operación correcta y continua. 3. MANTENIMIENTO: El mantenimiento de las válvulas de bola fija es sumamente sencillo, ya que cuando llegan a perder su hermeticidad, algunas de sus piezas internas pueden ser reemplazadas con lo que las válvulas quedan prácticamente nuevas. 3.1. LUBRICACION: Las válvulas de bola normalmente no requieren lubricación; sus anillos de asiento, las empaquetaduras de teflón y las bocinas antifricción, son auto lubricantes, debido a su bajo coeficiente de fricción. Sin embargo, si la válvula cuenta con un sistema de inyección de grasa (si es requerido por el cliente) se debe seguir el siguiente procedimiento: 3.1.1. PUNTOS DE LUBRICACION: 3.1.1.1. En la grasera (156) del muñón superior (12) a nivel del vástago (6), (Opcional, si el cliente lo requiere en su orden de compra). 3.1.1.2. En las graseras (135) a nivel de los anillos de asiento (7). 3.1.2. PLAN DE LUBRICACION RECOMENDADO: La frecuencia de lubricación de la válvula debe basarse en el sentido común o en la experiencia de los usuarios con el equipo instalado. Las siguientes indicaciones servirán de guía hasta que las experiencias con el equipo indiquen lo contrario: 3.1.2.1. Lubricar mínimo una vez al año. 3.1.2.2. Cada tres meses si la válvula es operada con poca frecuencia (una vez al día o menos). 3.1.2.3. Cada 1000 ciclos si la válvula se opera mas de diez veces al día. 3.1.2.4. Cada 500 ciclos si la válvula se opera en condiciones severas o corrosivas y más de diez veces al día. 3.1.3. LUBRICANTES RECOMENDADOS: El tipo de lubricante dependerá de las condiciones de servicio de la válvula (temperatura, tipo de fluido, etc.). UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
El lubricante puede ser usado para reducir la fricción o como sellante en ambos puntos de lubricación (3.1.1.1. y 3.1.1.2.). En lo posible, se recomienda usar grasa lubricante para facilitar el movimiento y limitar el uso de grasa sellante solo para los casos de emergencia, donde haya fugas a través de los asientos de la válvula. 3.2. FUGAS: 3.2.1. FUGAS POR EL VASTAGO: Las fugas por el vástago pueden ser temporalmente eliminadas inyectando grasa sellante por la grasera del vástago (156). Este sistema de inyección de grasa a nivel del vástago es opcional y es incorporado a la válvula en los casos donde el cliente lo requiera. 3.2.2. FUGAS POR LOS ASIENTOS: La válvula está equipada con un sistema de inyección de grasa que funciona como sello de emergencia; las fugas pueden ser temporalmente eliminadas o por lo menos reducidas inyectando grasa sellante (con la válvula en posición "cerrada") por las graseras de los asientos (135). Para eliminar completamente la fuga por asiento, deberá ser desincorporada la válvula de la línea y desarmarla para reemplazar el(los) componente(s) dañados. 3.3. REVISION: Para la revisión se siguen los siguientes pasos: 3.3.1. Desmonte la válvula de la línea, realice la prueba hidrostática para determinar el tipo de fuga y desármela según las instrucciones en el punto 4. 3.3.2. Para la limpieza de todos los componentes use trapos limpios y un desengrasante a base de agua, (en lo posible no use solventes). 3.3.3. Después de limpiar, revise cuidadosamente cada componente para asegurarse que las partes metálicas movibles y las superficies de sellado no estén dañadas. Revise también la condición de los o'rings y los anillos de antiextrusión (spare space). 3.3.4. Reemplace los componentes dañados. 3.3.5. Lubrique con grasa lubricante los o'rings. Las arandelas y bocinas antifricción no necesitan engrasarse, ya que son autolubricantes. NOTA: El material de las empacaduras y de los o'rings dependerá de las condiciones de servicio de la válvula. Para mayor información favor consultarnos. 4. DESARME: Para desarmar la válvula de bola (tipo muñon, Modelo. 2 piezas), siga cuidadosamente las siguientes instrucciones: 4.1. Si la válvula está en servicio lo primero que se debe hacer es eliminar la presión de la línea. 4.2. Abra la válvula de drenaje (142) para desahogar la presión interna del cuerpo (1) y luego coloque la válvula en posición "abierta". 4.3. Desmonte la válvula de la tubería. 4.4. La válvula debe ser colocada en posición horizontal, de forma tal que la parte superior esté accesible. NOTA: Antes de desarmar la válvula es necesario marcar de forma permanente todas las piezas para poder rearmarla correctamente. 4.5. Retire el operador de la válvula, (si es un actuador o un reductor). Después de remover los pernos que lo unen a la válvula; levántelo con cuidado hasta que esté completamente separado del vástago (6). Tenga cuidado de no dañar ni el vástago (6), ni la chaveta (23), ni el actuador o reductor por algún golpe que resulte de la operación de desmontaje. Luego retire la chaveta (23) del vástago. 4.6. Levante la válvula y déjela descansar en la brida lateral del cuerpo, para que la cañería quede en posición vertical. 4.7 Destornille los pernos de la brida adaptadora (122) y retire la brida adaptadora (31). 4.8. Destornille los pernos (120) del muñón superior (12). 4.9. Extraiga del cuerpo (1), el grupo formado por el vástago (6) y el muñón superior(12). Retire la empacadura espirometálica (83) del muñón (12). 4.10. Extraiga el vástago (6) del muñón superior (12). 4.11. Retire los anillos antiextrusión (spare space) (131), los o'rings del vástago (67), los o'rings del muñón superior (66) y la arandela Antifriccion del vástago (84). UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
4.12. Retire la grasera del vástago (156), si es necesario, para limpiarla, así como también para limpiar el conducto de entrada de la grasa sellante. (Este punto se llevará a cabo si el diseño contempla la inyección de grasa en el vástago). 4.13. Destornille los pernos del muñón inferior (121). 4.14 Extraiga el muñón inferior (13) del cuerpo (1), retire los o'rings del muñón (66) y la empacadura espirometálica (83) del muñón (13). 4.15. Destornille y extraiga el tapón de venteo (142) y el tapón de purga (29). 4.16. Retire las tuercas (111) de los espárragos (106), del terminal (2). 4.17. Levante el terminal (2) cuidadosamente para no dañar el o'ring y luego retire la empacadura espirometálica (82) del terminal (2). 4.18 Desenrosque los espárragos (106) del cuerpo (1). 4.19. Extraiga la esfera (5) del cuerpo (1). Suspenda la esfera con una eslinga para no dañarla. Colóquela sobre una paleta de madera o goma. 4.20. Las bocinas antifricción (92) pueden ser removidas con un extractor sólo si están dañadas. 4.21. Retire la arandela antifricción (101) de la bola (5). 4.22. Extraiga los asiento metálicos (7) del cuerpo (1) y del terminal (2) y luego retire los o'rings de los anillos. Retire los anillos antiextrusión (spare space) si los tuviere. 4.23. Retire los resortes de los asientos (31) de sus encajes en el cuerpo y terminal. 4.24. Limpie cada uno de los componentes (preferiblemente use desengrasante) para su revisión y verificación y así determinar la(s) causa(s) que originó(aron) la(s) falla(s), y decidir cuales piezas se deben reemplazar. 4.25. Determinar si es posible o no reparar la válvula. 5. REENSAMBLAJE: 5.1. Preparación del cuerpo (1). 5.1.1. Rosque los espárragos (106) de la junta de cuerpo terminal. 5.1.2. Inserte los resortes (139) en sus cavidades correspondientes. 5.1.3. Prepare un anillo de asiento (7) con sus respectivos o'rings (68) y anillos antiextrusión (130) si los tuviere. 5.1.4. Introduzca con presión el anillo (7) en su respectiva caja de anillo en el cuerpo (1), y deje este cuerpo apoyado en la brida lateral. 5.1.5. Prepare la esfera (5) colocando sus bocinas antifriccion (92). 5.1.6. Introduzca la esfera en la cavidad del cuerpo y que descanse sobre el anillo (7). Centre y oriente la esfera de acuerdo a los agujeros para muñones. 5.2. Preparación del terminal (2). 5.2.1. Coloque la empacadura espirometálica (82), coloque el o'ring (65) en su respectiva ranura. 5.2.2. Inserte los resortes (139) en sus cavidades correspondientes. 5.2.3. Prepare el otro anillo de asiento (7) con sus respectivos o'rings (68) y anillos antiextrucción (130) si los tuviere. 5.2.4. Introduzca con presión el anillo (7) en su respectiva caja en el terminal (2). 5.3. Levante el terminal (2) con el anillo (7) hacia abajo y con cuidado hágalo encajar en el cuerpo (1) en la posición correcta de modo que las graseras queden hacia el mismo lado, coloque cuatro tuercas (11) y apriételo hasta juntar cuerpo terminal. 5.4. Prepare el muñón inferior (13) con su empacadura (83) y o'ring (66) y anillo antifricción (132) si lo tiene e introdúzcalo en su cavidad respectiva de modo que calce en la esfera (5), luego fijelo con dos tornillos (121). 5.5. Prepare el conjunto vástago (6) muñón superior (12) colocando en el vástago sus o'rings (67) el anillo antiextrusión (131) si los tuviere y su arandela antifricción (84). En el muñón superior, coloque las bocinas Antifricción (93,94), la empacadura (83), el o'ring (66) y el anillo Antifricción (132) si lo tuviere. 5.6. Con ayuda de una eslinga, suspenda el conjunto muñon superior-vástago e introdúzcalo en el cuerpo y ajústelo con dos tornillos. (Si lo considera necesario para realizar esta operación, ponga el conjunto cuerpo (1) terminal (2) en posición horizontal apoyándose en el muñón inferior(13), luego introduzca el conjunto muñón superior de modo que calcen en la esfera (5), luego fijelos con dos tornillos (120)). 5.7. Coloque las demás tuercas (111) de la junta cuerpo y terminal y apriételas según torque requerido. 5.8. Coloque los demás tornillos (120,121) para los muñones superior e inferior y apriételos según torque requerido. 5.9. Coloque sus graseras con sus respectivas checks. (135,135ª). (Las graseras normalmente se colocan UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
después de la prueba hidrostática para verificar que los checks internos sellen correctamente. 5.10. Coloque el tapon de venteo (142) y el tapón de purga (29). 5.11. Coloque la brida tope o la brida adaptadora, según sea lo requerido. Céntrela y apriete los tornillos que la sujetan con el torque correspondiente. 6. INSTRUCCIONES PARA LA PRESERVACION DE LAS VALVULAS DURANTE EL ALMACENAMIENTO: 6.1. Almacenar las Válvulas en posición "totalmente abierta" para protección de la esfera. En caso de que el cliente requiera la válvula cerrada se debe asegurar que las bridas tengan cubiertas protectoras. 6.2. Si la(s) válvula(s) va(n) a ser almacenada(s) por períodos de tiempo muy largos se recomienda llevar a cabo las siguientes operaciones cada tres meses aproximadamente: 6.2.1 Accionar el operador de la válvula (palanca o actuador) para asegurarse de que ésta abra y cierre correctamente. 6.2.2. Eliminar el polvo o cualquier otra partícula extraña de la zona de la cañería. 6.2.3. Lubricar las zonas de la esfera y la cañería si es necesario. 6.2.4. Cambiar las cubiertas protectoras de las bridas si están dañadas.
Esta válvula fabricada en acero al carbono y aleados, para las clases ANSI 150, 300, 600, 900, 1500 y 2500 en diámetros nominales desde 2" hasta 30". Es del tipo cuña, modelo OUT- SIDE SCREW AND YOKE (OS&Y), bonete empernado, vástago ascendente y volante no ascendente con sentido de cierre y apertura convencional. Se fabrica brindada y con extremos para soldar. Está diseñada para servicios múltiples como normal, condiciones severas de erosión, abrasión y altas temperaturas. Su diseño está basado en el standard API 600.
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INSTRUMENTACIÓN II
Las válvulas de compuerta se utilizan en aquellas instalaciones en las que se requiere que la válvula permanezca normalmente abierta o cerrada en forma total. h 1.INSTALACION: Para la correcta instalación de las válvulas de compuerta se deben seguir los pasos siguientes. 1.1 Eliminar en lo posible partículas remanentes de óxido, escorias, gotas de soldadura, polvo y suciedad que se encuentren en el interior de la tubería. 1.2 Remover la protección! de las bridas y el vástago 1.3 La válvula y/o la tubería deben tener el soporte necesario para eliminar el esfuerzo y la fatiga de las conexiones 1.4 Aunque las tuercas (114) de la brida prensa topa (20) son ajustadas antes de despacharlas, se recomienda que sean reajustadas antes de la instalación. 1.5 Chequear que la válvula abra y cierre correctamente. 1.6 Instalarla en posición cerrada y siempre que sea posible con el vástago (4) en posición vertical. 1.7 Obedecer las indicaciones de la plaquita de identificación de la válvula en cuanto a los límites de presión, temperatura y materiales. PRECAUCION: Nunca levante la válvula por el volante (22) cuando va a ser trasladada de un lugar a otro. 2. MANTENIMIENTO: Las válvulas de compuerta normalmente se instalan en sitios donde no es necesario accionarlas con mucha frecuencia, por consiguiente tienen un largo período de duración y no se requieren muchos servicios de mantenimiento. Seguidamente incluimos un grupo de instrucciones que constituyen el mantenimiento básico que las válvulas de compuerta necesitan: 2.1 LUBRICACION: 2.1.1 PUNTOS DE LUBRICACION : 2.1.1.1 Bonete (3) a nivel de la bocina guía (15). Aplica en todos los diseños. 2.1.1.2 Bonete (3) a nivel del aro linterna (17). 2.1.2 PLAN DE LUBRICACION RECOMENDADO: La frecuencia de lubricación de la válvula debe basarse en el sentido común o en la experiencia de los usuarios con el equipo instalado. Las siguientes indicaciones deben seguirse como guía hasta que la experiencia indique lo contrario: 2.1.2.1 Mínimo una vez al año. 2.1.2.2 Cada tres meses si la válvula es operada con poca frecuencia (una vez al día o menos). 2.1.2.3 Cada 1000 ciclos si la válvula se opera más de diez veces al día. 2.1.2.4 Cada 500 ciclos si la válvula es usada en condiciones severas o corrosivas y operada más de diez veces al día. 2.1.3 LUBRICANTES RECOMENDADOS: El lubricante dependerá de las condiciones de servicio de la válvula (temperatura, tipo fluido, etc.). PRECAUCIONES: El lubricante se usará sólo para reducir la fricción en el caso 2.1.1.1. y como lubri-sellante en los casos 2.1.1.2. Las roscas del vástago (6) deben mantenerse lubricadas, limpias y libres de polvo. Cuando la válvula va a permanecer abierta por un período de tiempo largo, debe protegerse la sección expuesta de la rosca del vástago y debe accionarse ocasionalmente para evitar torque excesivo (sobre todo en líneas que conducen fluidos a alta temperatura y en líneas donde haya tendencia a la formación de incrustaciones o sedimentos sólidos). 2.2 CAMBIO DE LA EMPACADURA CUERPO-BONETE: UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
La frecuencia de cambio de esta empacadura (86) se dejará a criterio del usuario basándose en sus experiencias pasadas con el equipo. Los pasos a seguir para dicho cambio son los siguientes: 2.2.1 La válvula debe estar en posición abierta o semi-abierta. 2.2.2 Eliminar la presión interna de la válvula. 2.2.3 Aflojar y remover las tuercas de los espárragos (111). 2.2.4 Remover los espárragos (106) que sujetan al cuerpo (1) y al bonete (3) 2.2.5 Remover el grupo de piezas que incluye el bonete (3) y a la cuña (4). 2.2.6 Cambiar la empacadura (86). (Ver nota al final). 2.2.7 Colocar de nuevo el bonete (3), los espárragos (106) y las tuercas (111). 2.3 CAMBIO DE EMPAQUETADURAS (ESTOPERAS): Las fugas por el vástago están frecuentemente asociadas con el arranque u otros cambios operacionales, pero algunas se pueden desarrollar durante la operación continua o después de uso prolongado. Detener las fugas a tiempo reduce daños a las estoperas (84) ya la válvula. Al presentarse fugas por el vástago (6) se deben seguir las siguientes instrucciones: 2.3.1 Ajustar las tuercas (114) de la brida prensa estopa (20). 2.3.2 Si la fuga no se detiene, habrá que agregarle anillos de empaquetadura (84) (ver nota al final) al vástago (6) siguiendo los pasos indicados a continuación. 2.3.2.1 Colocar la válvula en posición totalmente abierta para que se produzca un buen contacto entre el vástago (6 ) y el retén (18). Después de esta operación la fuga debe quedar eliminada por completo. 2.3.2.2 Aflojar y remover cuidadosamente las tuercas (114) de la brida prensa estopa (20) atornilladas a los pernos agujas (33). 2.3.2.3 Levantar la brida prensa estopa (20) y la bocina central (34), dejando la brida prensa estopa (20) descansar en el reborde dispuesto para este propósito y así tener acceso a la cámara de empaquetaduras (84 ). 2.3.2.4 Introducir los anillos de empaquetadura (84). Cada anillo que se inserte deberá ser comprimido por la bocina central (34) antes de insertar el siguiente, cuidando de que los cortes que se les hacen para introducirlos no coincidan. 2.3.2.5 Colocar la bocina central (34), la brida prensa estopa (20), los perno aguja (33) y las tuercas (114) en su lugar; asegurándose que estas últimas estén bien ajustadas. 2.3.2.6 Si la fuga aún persiste entonces se tendrá que reempaquetar la válvula. Para este proceso se siguen nuevamente los pasos 2.3.2.1. al 2.3.2.5. NOTA: El material y la construcción de la empacadura cuerpo-bonete y de las empaquetaduras dependerá de las condiciones de servicio de la válvula. En caso de dudas, favor consultarnos. 3. INSTRUCCIONES PARA PRESERVAR LA VALVULA DURANTE EL ALMACENAMIENTO: Las siguientes instrucciones deberán seguirse para que las válvulas estén en óptimas condiciones al momento de ponerlas en funcionamiento: 3.1 Almacenar la(s) válvula(s) con la cañería en posición horizontal. 3.2 Si la(s) válvula(s) va(n) a ser almacenada(s) por períodos de tiempo muy largos se recomienda llevar a cabo las siguientes operaciones cada tres meses aproximadamente: 3.2.1 Accionar el operador de la válvula (volante, reductor o actuador) para asegurar que ésta abre y cierra correctamente. 3.2.2 Eliminar polvo o cualquier otra partícula extraña de la zona de la cañería. 3.2.3.Lubricar la zona de los asientos para protegerlos de óxido, desgaste, suciedad y otros daños. 3.2.4 Cambiar las cubiertas protectoras de las bridas si están dañadas. 3.2.5 Cubrir el vástago con plástico o papel. Si va a estar descubierto, mantenerlo siempre lubricado con grasa. 3.2.6 En lo posible las válvulas deben ser almacenados bajo techo. PARA MANTENIMIENTOS MAYORES, TALES COMO DAÑOS A LAS-PIEZAS QUE PRODUCEN SELLO (CUÑA Y ANILLOS) O CAMBIOS QUE REQUIERAN DESARMAR LA
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INSTRUMENTACIÓN II
VALVULA, FAVOR CONSULTARNOS. PRECAUCION: Los perno agujas (33) y las tuercas (114) que ajustan la prensa estopa (20) nunca deben ser aflojados con la válvula en posición cerrada o semi-abierta.
válvula de mariposa
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INSTRUMENTACIÓN II
Los interiores del tapon y de la jaula, manga externa y laberinto "ED", son intercambiables en un cuerpo estandar de valvula Las versiones de estranguladores positivos, estan disponibles El indicador de posicion tipo micrometro, es confiable y exacto Un rango completo de actuadores y kits de montaje, para facilidad de automatizacion El cuerpo forjado estandar esta en cumplimiento con API 6A Los materiales del cuerpo, de acero al carbon, acero inoxidable, acero inoxidable duplex y aleaciones resistentes a la corrosion Los rangos de presion incluye API 5000, 10,000, 15,000 y equivalente en clases de presion ANSI El sello de resorte energizado con removedores y baleros usados para todos UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
los sellos dinamicos aumenta la confiabilidad del empaque del vastago y presion balanceada del sellado El cuerpo agrandado de galeria, maximiza la capacidad del flujo y minimiza la erosion de la salida y el cuerpo
VALVULA DE CONTROL DE FLUJO AXIAL N-LINE MECANISMO DEL VASTAGO
La aplicacion unica del muñon en el macanismo de mando, previene el movimiento radial de la manga de la jaula y subsecuentemente la perdida de movimiento. El accionamiento preciso convierte el movimiento rotativo del vastago en un movimiento linear confiable en los interiores. (Patente pendiente)
Para aplicaciones que envuelven formacion de solidos, en la superficie o recubrimientos, ofrecemos nuestro mecanismo de muñon y flecha de auto limpieza. Este carril abierto permite al mecanismo de mando y al muñon raspar y remover los depositos del flujo, limpiando el carril. (Patente pendiente)
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Interiores cerrados
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Interiores parcialmente abiertos
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Interiores totalmente abiertos
INSTRUMENTACIÓN II
Las valvulas de control de flujo axial, se ofrecen en un gran rango de materiales, diseño de interiores, clases de presiones y conexiones para resolver cualquier aplicacion de control severo o aplicaciones de estrangulamiento API. Los diseños patentados de los interiores de la jaula linear a rotaria, aseguran que a los 360 grados se iguale el flujo en el interior de la jaula, garantizando el choque del flujo en el centro de la misma y asi prevenir cualquier choque de flujo contra el interior o exterior de cuerpo de la valvula. El mecanismo de control esta localizado en una zona de baja turbulencia, para prevenir la induccion de inestabilidad del flujo y olas de presion. El giro de 1/4 “ de vuelta del actuador, es de alta eficiencia, bajo costo y evita la fuga de emision del empaque del vastago. Los interiores de la jaula interna ofrecen un bajo desbalance hidraulico, dando como resultado un torque bajo, para actuadores de tamaño reducido. Este diseño avanzado permite seguridad, ahorra costo y espacio del vastago UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
rotativo con el funcionamiento de los interiores de la jaula. Disponible con multi etapas e interiores para usos extremos en las aplicaciones mas demandantes, el sello de metal a metal sella totalmente, para prevenir el desgaste excesivo en los bloques de valvulas adyacentes. Esta valvula es ofrecida, tanto con diseño de entrada de bonete para reparar en linea, o de entrada por los extremos para costo eficiente. (Patente pendiente.)
Un programa extenso de pruebas sobre los modelos, evaluacion del rendimiento continuo en el campo, prueban las caracteristicas superiores del diseño de flujo axial de N-Line. El flujo siempre choca contra si mismo y el cambio de direcion solamente ocurre dentro de los interiores reemplazables. Nada impide la distribucion del flujo a 360 grados y el llenado de la boquilla de la jaula para mayor eficiencia en los interiores. (Patente pendiente.)
En adicion a la mas eficiente etapa de internos disponibles, tambien contamos con internos de control de velocidad avanzada para cavitacion, sellado y ambientes de bajo ruido. Consulte a su representante para aplicaciones de ingenieria.
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INSTRUMENTACIÓN II
Perfil de velocidad de un canal sencillo
Cartucho interior de control de velocidad
Perfil de presion de un canal sencillo
Los beneficios clave de los interiores de flujo axial de N-Line incluyen: El sellado es de metal a metal. Requerimientos de pruebas individuales mas alla de la clase IV pueden ser realizadas. (Cerrado para clase VI pueden ser ofrecidas como una opcion.) La eliminacion del choque de flujo en el cuerpo, previene el desgaste por corriente baja. Funcionamiento rapido, permite que la valvula se mueva totalmente en menos de 2 segundos (si se requiere). 100% balanceo de presion de los interiores reduce el torque del actuador y permite el uso mas rapido, con actuadores menos caros. El uso de actuadores mas pequeños, reduce el consumo del flujo hidraulico o neumatico. Alta resistencia a la erosion de los interiores tipo jaula, sin el desbalanceo del flujo que resulta al tener los internos en angulo al flujo como las valvulas de angulo. Los 360 grados de llenado de flujo en la jaula, incrementa la capacidad y disminuye la turbulencia por corriente baja. Mecanismo de control situado en la zona de baja turbulencia que evita las ondas de flujo inducidas o la inestabilidad. Elimina el flujo interrumpido, asociado con las valvulas de angulo.
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INSTRUMENTACIÓN II
ESTRANGULADOR TIPO B, INTERIOR DE MANGA EXTERNA
DETALLES DEL ASIENTO INTERIORES TIPO MANGA EXTERNA El cierre ocurre, entre la parte de afuera de la manga del flujo y una area preparada dentro del reten de la jaula, el asentamiento se mantiene fuera de la velocidad del flujo aumentando la duracion del asiento.
MATERIALES DE LOS INTERNOS ESTANDAR Servicio Estandard, no severo UNIDAD 6
Componentes de desgaste 17-4PH Acero inoxidable
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Componentes sin desgaste 17-4PH Acero inoxidable
INSTRUMENTACIÓN II
Inyeccion de agua
Aleacion de cobalto 6
Duplex SS UNS 31803
Carbono de tungsteno, submicron grado, 6% Carbono de tungsteno, Servicio erosivo submicron, ultrafino, 5% alto aleacion ligante Servicio erosivo
17-4PH SS/UNS 31803/Aleacion Ni 718 17-4PH SS/UNS 31803/Aleacion Ni 718
Los estranguladores de N-Line Valves, pueden ser suministrados con una amplia seleccion de diferentes tipos de actuadores, desde electricos rotarios, linear o rotario a hidraulico o linear o rotario a neumatico. El diseño modular permite operar manualmente las valvulas, ser retroactivadas remotamente en el campo y dependiendo del modelo de la valvula y del actuador, pueden ser cambiadas sin remover el bonete de la valvula y los sellos ambientales.
ACTUADORES ELECTRICOS Un gran rango de actuadores electricos comerciales, como el que se muestra, son compatibles con los estranguladores de N-Line Valves.
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INSTRUMENTACIÓN II
ACTUADORES HIDRAULICOS Un gran rango de actuadores tipo piston lineary rotario estan disponibles. Esta foto muestra un actuador hidraulico de piston, montado sobre un estrangulador de alta presion de produccion de gas.
ACTUADORES NEUMATICOS Actuadores lineares pueden ser montados en angulo, para permitir el servicio de los interiores de la valvula sin remover el actuador, diferentes rangos de diafragmas, actuadores neumaticos tipo piston y de paso rotario, estan disponibles.
Para ofrecer un rango completo de valvulas de estrangulacion, desde positivos hasta estranguladores de control de jaula, N-Line Valves provee una solucion a todos sus requerimientos de control de flujo. ESTRANGULADORES DE CONTROL TIPO “C” DE 4”,5”, 6”, 8” Y 10” UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
ESTRANGULADOR TIPO “C”, INTERIORES DE MANGA EXTERNA
Los interiores del tapon y la jaula, manga externa y laberinto "ED", son intercambiables en un cuerpo de valvula estandar El bonete atornillado con sello de metal a metal, es estandar para incrementar la seguridad y cumplimiento El indicador de posicion estilo micrometro, para exactitud y confiabilidad Un rango completo de actuadores y kits de montaje, para facilidad de automatizacion El cuerpo forjado de construccion estandar en cumplimiento con API 6A El vastago de movimiento linear, optimiza la duracion del empaque del vastago Los materiales del cuerpo, de acero al carbon, acero inoxidable, acero inoxidable duplex y aleaciones resistentes a la corrosion Los rangos de presion incluyen API 5000, 10,000, 15,000 y equivalente en UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
clases de presion ANSI Los interiores de presion balanceada, minimizan la fuerza de actuacion Los sellos de resorte energizado con raspadores y baleros usados en todos los sellos dinamicos para incrementar la confiabilidad del empaque del vastago y el sellado balanceado de presion Cuerpo agrandado de galeria, maximiza la capacidad del flujo y minimiza la erosion del cuerpo y salida
VALVULA DE CONTROL DE FLUJO AXIAL N-LINE, DISEÑO CUERPO DE ENTRADA DE BONETE 4”,6”,8”,10” Y 12” Las valvulas de 4” a 12” son fabricadas utilizando cuerpo forjado con bonete atornillado, permitiendo rehabilitarlas a bajo costo al darles mantenimiento, sin necesidad de remover las valvulas de la linea. Estos interiores se mantienen sin el uso de roscas internas en el cuerpo, permitiendo el facil mantenimiento de la misma. El bonete de esta valvula, contiene los sellos del vastago y estan preperforados, para permitir el ajuste facil del actuador. Los sellos especiales del vastago, a prueba de fuego y baja emision de fugas, son facilmente acomodados con el diseño del bonete estandar.
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Valvulas de control de 6” y 10”, 10,000 PSI, esperando ser enviadas a una plataforma de produccion de gas del Golfo de Mexico.
UNIDAD 6
Los actuadores de un cuarto de vuelta, son facilmente montados en puntos existentes del bonete.
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INSTRUMENTACIÓN II
ESTRANGULADORES POSITIVOS Y AJUSTABLES, TIPO “H” DE 2” Y 3” Conversion simple en el campo, utilizando el mismo cuerpo de la valvula Partes minimas requeridas para su conversion Seleccion de atornillado o tuercas de torque del bonete, elastomero o sellos de metal a metal Disponible todo bridado, tamaños de conexiones y clases de presiones hasta ANSI 2500 y API 15,000 Cuerpos estilo superior tipo galeria, para maxima resistencia a la erosion, estan disponible con todos los estilos de interiores Cumple con requerimientos API 6A, ANSI 16.34 Y NACE Kits de interiores disponibles, para convertir un estrangulador Modelo "H" a estrangulador de control tipo jaula
ESTRANGULADOR POSITIVO TIPO “H” La mas sencilla configuracion de estranguladores El flujo y la presion deben de estar dentro y ventilar por el orificio de flujo, del tamaño que se va a cambiar. Un tamaño estandar del flujo es utilizado en este diseño. (Muestra de la version de tuerca de torque)
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
AGUJA Y ASIENTO TIPO “H” El diseño de la aguja y el asiento, provee uno de los mas sencillos diseños de estranguladores ajustables. Este diseño es recomendable para presiones medianas a bajas, servicios menos severos y aplicaciones que no requieran su cierre. (Muestra de la version del bonete atornillado) Los estranguladores Tipo "H", tambien son utilizados en servicos que incluyen manifolds de perforacion, cuando se requiere que el estrangulador pase particulas grandes de solidos. INTERIORES DE TAPON Y DE JAULA PARA ALTO FLUJO El diseño de interiores de tapon y de jaula, permite la maxima capacidad de flujo en una valvula estranguladora con interiores de jaula. Esta comprobada la efectividad en este tipo de interiores para alto flujo liquido y flujo de doble paso. En posicion cerrada, el tapon hace contacto con un hombro preparado en la jaula, que facilita el cierre positivo. Estos interiores son utilizados con frecuencia, en caracteristicas lineares de superficies endurecidas, de acero inoxidable o carbono de tungsteno para servicio erosivo.
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
INTERIORES DE MANGA EXTERNA Los interiores tipo manga externa, utilizan un movimiento de la manga sobre el puerto de la jaula para controlar el flujo. El diseño del asiento de metal a metal, afuera del flujo de la manga y fuera del flujo de alta velocidad, aseguran el cierre positivo y la larga duracion del asiento. El diseño de estos interiores de alta resistencia a la erosion permite usarlos en servicio severo que incluye caidas de alta presion y fluidos con solidos, como formaciones de arena. Estos interiores son suministrados de carbono de tungsteno.
INTERIORES DE LABERINTO “ED” La torre de discos "ED" son interiores de servicio severo y reduccion de ruido, previene la cavitacion y seleccion del material correcto, resiste la erosion. La torre de discos consiste de un juego multiple de guias paralelas a si mismas. Varios mecanismos son utilizados en el diseño para asistir a la conversion de energia en calor, sin problemas de cavitacion en liquidos y problemas de altos niveles de ruido con gases causados por altas velocidades. Los interiores "ED" son usados tipicamente en valvulas con caidas de alta presion, en inyeccion de agua y purgas de produccion de gas.
Enchufe y Jaula
Jaula Externa
Tamaño Orificio
Tamaño Orificio
2", 3"
64/64"
64/64"
2.5"
3", 4"
96/64"
96/64"
3"
3", 4"
136/64"
128/64"
Tamaño de Cuerpo Nominal Orificio
Conexiones Extremos Estandar
2"
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
4"
4", 6"
200/64"
176/64"
5"
4", 6", 8"
264/64"
220/64"
6"
6", 8"
408/64"
328/64"
8"
8", 10"
450/64"
384/64"
10"
10", 12"
512/64"
448/64"
LOS RANGOS DE PRESION ESTANDAR INCLUYE: API 2000, 3000, 5000, 10,000, 15,000 psi ANSI 600#, 900#, 1500#, 2500# y 4500# Otros rangos y clases sobre pedido. RF Face-toFace ANSI 900 PN150
RF Face-toFace ANSI 1500 PN 250
RF Face-toFace ANSI 2500 PN 420
Face-toFace API 5,000
Face-toFace API 10,000
Valve Size
Max Trim
Max Cv
2"
1.5
41
14.75 (374.7)
14.75 (374.7)
16.25 (412.8)
14.62 (371.3)
16.50 (419.1)
3"
2.12
91
17.38 (441.5)
18.12 (460.2)
26.00 (660.4)
18.62 (472.9)
24.38 (619.3)
4"
3.54
298
20.12 (511)
20.87 (530)
29.00 (736.6)
21.62 (549.1)
26.38 (670)
6"
5.18
492
28.12 (714.2)
30.25 (768.3)
34.00 (863.6)
29.00 (736.6)
35.00 (889)
8"
7.12
845
36.00 (914.4)
38.25 (971.6)
40.25 (1022.4)
41.00 (1041.4)
Consult Factory
10"
8.06
1076
39.00 (990.6)
42.00 (1066.8)
54.00 (1371.6)
Consult Factory
Consult Factory
12"
9.62
1360
44.5 (1130.3)
48.00 (1219.2)
62.00 (1574.8)
Consult Factory
Consult Factory
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Las valvulas estan disponibles en dimensiones especiales y con extremos soldados o cualquier otro extremo. Favor de contactarse con nuestras oficinas, para informacion adicional.
VALVULA DE CONTROL DE FLUJO AXIAL N-LINES, DISEÑO DE CUERPO BIPARTIDO DE 1”,2” Y 3” Las valvulas de 1”,2”,3” y de cuerpos especiales estan construidas utilizando el cuerpo bi-partido y el diseño de entrada. La seccion del cuerpo enfrente de esta valvula (corriente arriba) contiene el sello del vastago preperforado, para permitir el ajuste facil del actuador. La seccion trasera de la valvula esta atornillada al cuerpo principal y sellada para uso de un sello patentado el cual provee sellado de metal a metal y tambien actua UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
como montaje de los internos. Los sellos especiales del vastago, como el empaque a prueba de fuego, muestran como son facilmente acomodados con el diseño estandar del cuerpo.
Un reemplazo ideal para las valvulas de control convencional en aplicaciones como control de nivel, inyeccion de agua, levante de gas y purga.
La banda indicadora, provee la facil lectura de indicacion de posicion.
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Los actuadores de un cuarto de vuelta son facilmente montados en puntos existentes del cuerpo
Available brands from Tyco Flow Control:
Clarkson Keystone Valves L&M Valve Rovalve
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Available brands from Tyco Flow Control: FCT KTM MCF Valves Neotecha Raimondi Valvtron Tyco Ball Valves
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Available brands from Tyco Flow Control:
Hovap Keystone Valves Neotecha Vanessa
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Gate Valves
Las válvulas de compuerta brindan un rendimiento óptimo en condiciones donde se requiere una alta eficacia de flujo, cie serie de servicios en muchas industrias, incluidas la industria química, celulosa, electricidad y tratamiento de aguas servi diseños fabricados, forjados y fundidos.
Diseñadas conforme a ASME B16.34, API 600 y BS 1414 Probadas de acuerdo con API 598 Diseños con bonete integrado o sello de presión Los materiales cumplen con la norma NACE disponible Bridas tipo RF y RTJ, soldadas a tope y extremos especiales Tamaños desde 2" a 72" Tipos de presión desde 150 PSI CWP, ANSI Clase 150 a 4500 Margen de temperatura desde -320ºF a 1200ºF
Globe Valves
Sofisticadas válvulas de globo en acero al carbón, acero inoxidable y aleaciones especiales, utilizadas ampliamente en ind petróleo y gas. También incluye diseños para servicios especializados como aplicaciones criogénicas, altas presiones, tam
UNIDAD 6
Diseños de bonete incorporado, junta sin bonete, angulares, patrón T, patrón Y y con sello de presión Diseños de aleaciones fundidas y forjadas Tamaños desde 1/4" a 24" Tipos de presión desde ASME 150 hasta 4500 Margen de temperatura: -50ºF a 1200ºF
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INSTRUMENTACIÓN II
H.P. Butterfly Valves
La línea de válvulas mariposa K-Lok de alto rendimiento, a prueba de fuego y con asiento de metal cumple las normas AS industria marina, de agua, petróleo, gas y de procesos. Contamos con válvulas libres de grasas y silicón para aplicacione
Tamaños desde 2" a 36" Tipos de presión a 740 PSI Margen de temperatura desde -20ºF a 1000ºF
Available brands from Tyco Flow Control:
Descote Sempell
UNIDAD 6
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High Integrity Globe Valves
Una amplia gama de válvulas de globo (estrangulamiento) y cierre en aplicacio petroquímicos, electricidad, plataformas Diseñadas especialmente para servicios hermético y una prolongada vida útil co
Fabricadas de acuerdo con las
Bridas tipo RF y RTJ, soldadas
Tamaños desde 2" a 24"
Probadas de acuerdo con API Diseños con bonete integrado
Contamos con diseños de sello prensaestopas
Modelos disponibles para serv cloro, etc.
Tipos de presión desde ANSI 1
Margen de temperatura desde
INSTRUMENTACIÓN II
Available brands from Tyco Flow Control:
Clarkson L&M Valve Rovalve
Knife Gate Valves
Válvulas Tyco de cuchilla y
La combinación de productos Clarkson, Flow Control le proporciona la más amp cuchilla y válvulas para lodos en un solo años, las marcas Clarkson, L&M Valve y muchas industrias diversas con una am personalizadas. La experiencia de aplica celulosa y papel, electricidad, productos aguas servidas, acero, alimentos y bebi granel y otras industrias de procesos. H detalles.
Válvulas Clarkson para lod
Válvulas para lodos abrasivos, corrosivo servicio pesado y sin problemas. Las vá sirviendo en más aplicaciones que cualq
Válvulas L&M Valve de cuc y de compuerta corrediza
Las válvulas de cuchilla y compuerta co únicas en la industria y ofrecen cierre s positivo. Brindan un rendimiento incom aplicaciones.
Válvulas ROVALVE de cuch especiales
Los productos Rovalve incluyen las nuev cuchilla y con cuerpo apernado, la sólid de metal a metal, las válvulas de compu de cuchilla con bonete de la Figura 220
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
especiales, cada una con sus característ asegura que tendrá la válvula correcta p
Válvulas con diseño person
Para aplicaciones únicas y exclusivas, a Contamos con una experiencia inigualab modelos de válvulas personalizadas com de polímeros que utilizan la mayoría de una flexibilidad de diseño que no obtien diseñan y construyen de acuerdo con su Available brands from Tyco Flow Control:
Anderson Greenwood Crosby Varec
Pressure Relief Valves
En conjunto, Anderson Greenwood y Cr dispositivos de alivio de presión. Es la n productos y la número uno en calidad d
Available brands from Tyco Flow Control:
Vanessa
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Válvulas de alivio de presión o
Productos de protección ambie Productos especiales Inertización de tanques
Rotary Process Valves
La válvula rotatoria de proceso Vanessa es la solución ideal para lograr un cierre plataformas marinas, química y petroqu están disponibles en los modelos tipo "o brida y con extremos soldables, siendo criogénicos.
UNIDAD 6
Válvulas de alivio de presión o
Fabricadas de acuerdo con las
Bidireccional, cero fugas de ac
Inherentemente a prueba de f Tamaños desde 3" a 84"
Tipo de presión desde ANSI cl
Margen de temperatura desde
INSTRUMENTACIÓN II
Safety & Environmental Control
lable brands from co Flow Control:
Válvulas de alivio de presión, arrestallamas, puertas de registro de reguladores, unidades flotantes de succión.
rson Greenwood Crosby Varec
UNIDAD 6
Haga clic aquí para ir a una animación tridimensional de la válv seguridad Crosby (2 Megabytes)
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INSTRUMENTACIÓN II
Sampling Devices Para servicios especiales, Tyco Valves and Controls ofrece un surtido de válvulas especiales para soluciones seguras, rápidas y económicas. Sistemas de muestreo para obtener muestras representativas de tuberías de procesos y reactores, mirillas revestidas para las industrias químicas y farmacéuticas, válvulas de cuchilla y válvulas de compuerta corrediza fabricadas de manera personalizada, válvulas de gran diámetro, todas dentro de las capacidades de diseño y fabricación de Tyco.
s from ntrol:
a
Sistemas de muestreo de Neotecha
Tamaños en línea desde 1" a 4", tipo "oblea" (wafer) o bridadas
Conexiones de 4" para reactores y tanques
Extracción con jeringa y botella desde 20 ml a 1000 ml
Presiones hasta 240 psi para válvulas y 150 psi para jeringas
Margen de temperatura: hasta 392ºF
Mirillas revestidas de Neotecha
UNIDAD 6
Las medidas van de 1” hasta 3” (25mm 1400 mm)
Presiones desde
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INSTRUMENTACIÓN II
1.5 hasta 240 psi
Margen de temperatura desde -40ºF a +392ºF
Slurry Valves
s from ntrol:
Las válvulas con mangas de elastómero se utilizan con lodos abrasivos, corrosivos y granulares y en otras aplicaciones difíciles. Dentro de las industrias en donde se utilizan, podemos mencionar la de minería, electricidad, celulosa y papel entre otras. Las válvulas Clarkson para lodos de Tyco es la marca más aceptada en todo el mundo y se encuentran en más aplicaciones que las de cualquier otro fabricante.
n alves ve e
Válvula de cuchilla para lodos
Tamaños desde 2" a 60"
La presión varía entre 100 PSI CWP y 740 PSI CWP (7 kg/cm2 - 21 kg/cm2)
La temperatura alcanza hasta los 400ºF
s
éctrico Avid EPI Lite
ite es un actuador eléctrico compacto de tamaño pequeño ques de salida de 150 y 300 libras por pulgada. Con una base de que se ha tratado y recubierto con polvo junto con una cubierta de ente a los altos impactos, la unidad proporcionará una excelente orrosión en entornos NEMA 4x. Las normas de montaje ISO 5211 rlos a la mayoría de válvulas de cuarto de vuelta en forma rápida. ite se puede expandir para admitir opciones como realimentación 0 a 10K, interruptores de posición y operación en la mayoría de los d.
éctrico Keystone 777
rico compacto Keystone 777 se ha forjado la trayectoria de ser uno s eléctricos más confiables del mercado. La gama de tamaños y 15.000 pulgadas-libras de torque o par de salida. Disponible en ema 4x y 4x, 7 y 9, permite una mayor variedad de usos en la ntornos de planta. La exclusiva unidad de engranajes epicíclicos los frenos mecánicos o eléctricos en las aplicaciones de válvulas se instala directamente en la mayoría de las válvulas Tyco, por lo esario el uso de costosos soportes de montaje. El 777 se puede
UNIDAD 6
Válvula de músculo para regulación de lodos
Tamaños desde 1" a 8"
La temperatura alcanza hasta los 400ºF
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INSTRUMENTACIÓN II
daptarse a los requisitos del cliente, gracias a opciones adicionales e velocidad, interruptores limitadores, servocontroles, módulos de tarjetas de red y cajas de control. Esta flexibilidad permite que los satisfacer todas sus necesidades de actuadores eléctricos con una
eléctricos para servicios marinos Nu-Torque
ue de actuadores eléctricos es una de las líneas más amplias de ricos con cuerpo de bronce, fabricados especialmente para la Nu-Torque fabrica actuadores eléctricos y electrohidráulicos, tanto iones de cuarto de vuelta como en las de múltiples vueltas. Todas án diseñadas y construidas para cumplir las más recientes normas de la industria militar y marina. Nu-Torque ofrece opciones es de límite, sobrecontroles manuales, protocolos de red e incluso ntrol que brindan la flexibilidad de abarcar todas las aplicaciones
éctrico Biffi ICON
ICON combina lo último en tecnología con un probado actuador ples vueltas. El actuador ICON es fácil de utilizar, gracias a su LCD que ofrece a los clientes hasta 64 funciones programables ctuador a sus procesos. Todos los circuitos electrónicos y botones son “no intrusivos”, lo que permite que el actuador ICON se utilice exigentes. El diseño modular también permite que los clientes ades al servicio de modulación o protocolos de red sin tener que ctuadores. Una rápida fijación a operadores de engranajes de permite que el actuador ICON se utilice tanto en válvulas de cuarto n válvulas de múltiples vueltas. Si está buscando la mayor lidad que le puede ofrecer un actuador eléctrico, entonces el ON es la respuesta a sus necesidades.
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Las válvulas sirven para controlar los líquidos en las tuberías de servicios de construcciones. Las válvulas se producen en una variedad de diseños, tipos y materiales. La selección correcta es importante para asegurar los sistemas más eficaces, económicos y duraderos. Función Las válvulas están diseñadas para realizar cuatro funciones principales: 1. Iniciar y detener el flujo 2. Regular (estrangular) el flujo 3. Prevenir la inversión del flujo 4. Regular o aliviar la presión del flujo Consideraciones de Servicio 1. Presión 2. Temperatura 3. Tipo de fluido a) Líquido b) Gas; es decir: vapor o aire c) Sucio o abrasivo (erosivo) d) Corrosivo 4. Flujo a) Activar y desactivar la regulación b) Necesidad de prevenir la inversión del flujo c) Preocupación por la caída de presión d) Velocidad 5. Condiciones operativas a) Condensación b) Frecuencia de operación c) Accesibilidad d) Tamaño y espacio general disponible e) Manual de control automatizado f) Necesidad de cierre hermético Opciones de Diseño de Válvulas 1. Multi-Giro a) Compuerta b) Globo/Angulo-Globo 2. Cuarto de Giro a) Bola b) Mariposa-asiento encauchado 3. Check (prevención de flujo inverso) a) Columpio b) Elevación c) Activada con resorte 4. Conexiones de extremo Materiales 1. Bronce (hasta 288°C a 150 psi/hasta 600 psi a 66°C) 8 mm-80 mm / 1/4" a 3" 2. Hierro fundido (hasta 232°C a 250 psi/hasta 500 psi a 38°C) 50 mm-600 mm / 2 a 24" 3. Hierro Dúctil (hasta 343°C a 125 psi/hasta 600 psi a 38°C) 50 mm-300 mm / 2 a 12" 4. Acero inoxidable (hasta 343°C a 125 psi/hasta 2000 psi a 38°C) 8 mm-300 mm / 1/4" a 12" 5. Plástico PVC (hasta 60°C a 50 psi/hasta 150 psi a 38°C) 12 mm-100 mm / 1/2" a 4" Las válvulas sirven para controlar los líquidos en las tuberías de servicios de construcciones. Las válvulas se producen en una variedad de diseños, tipos y materiales. La selección correcta es importante para asegurar los sistemas más eficaces, económicos UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
y duraderos. Función Las válvulas están diseñadas para realizar cuatro funciones principales: 1. Iniciar y detener el flujo 2. Regular (estrangular) el flujo 3. Prevenir la inversión del flujo 4. Regular o aliviar la presión del flujo Consideraciones de Servicio 1. Presión 2. Temperatura 3. Tipo de fluido a) Líquido b) Gas; es decir: vapor o aire c) Sucio o abrasivo (erosivo) d) Corrosivo 4. Flujo a) Activar y desactivar la regulación b) Necesidad de prevenir la inversión del flujo c) Preocupación por la caída de presión d) Velocidad 5. Condiciones operativas a) Condensación b) Frecuencia de operación c) Accesibilidad d) Tamaño y espacio general disponible e) Manual de control automatizado f) Necesidad de cierre hermético Opciones de Diseño de Válvulas 1. Multi-Giro a) Compuerta b) Globo/Angulo-Globo 2. Cuarto de Giro a) Bola b) Mariposa-asiento encauchado 3. Check (prevención de flujo inverso) a) Columpio b) Elevación c) Activada con resorte 4. Conexiones de extremo Materiales 1. Bronce (hasta 288°C a 150 psi/hasta 600 psi a 66°C) 8 mm-80 mm / 1/4" a 3" 2. Hierro fundido (hasta 232°C a 250 psi/hasta 500 psi a 38°C) 50 mm-600 mm / 2 a 24" 3. Hierro Dúctil (hasta 343°C a 125 psi/hasta 600 psi a 38°C) 50 mm-300 mm / 2 a 12" 4. Acero inoxidable (hasta 343°C a 125 psi/hasta 2000 psi a 38°C) 8 mm-300 mm / 1/4" a 12" 5. Plástico PVC (hasta 60°C a 50 psi/hasta 150 psi a 38°C) 12 mm-100 mm / 1/2" a 4" Aprobaciones 1. Sociedad de Normalización de Fabricantes (Manufacturers Standardization Society, MSS) 2. Protección contra incendios (UL® y FM) 3. Códigos estatales y locales. Detalles de Diseño 1. Multi-Giro a) Válvulas de Compuerta UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Características de Posición Recomendaciones
1) Buena opción para servicio de abrir y cerrar 2) Flujo completo - baja caída de presión 3) Bidireccional Desventajas 1) No sirve para regulación; se usa totalmente abierta o totalmente cerrada 2) El cierre de metal a metal significa que no es la mejor opción para operación frecuente. No debe esperarse sello hermético con el diseño de metal a metal. 3) Difícil de automatizar Diseños de Cuña y Asiento 1) La cuña sólida es la mejor opción para todos los servicios de construcción. Los controles modernos de fundición y maquinado permiten que la cuña sólida aporte un buen rendimiento en una amplia gama de servicios. 2) El asiento de cuña de metal sólido contra el asiento de metal en el cuerpo es el tipo de válvula de servicio más común en la construcción. La cuña revestida de goma (cuña resilente) se ha popularizado en el servicio de agua fría municipal y contra incendios. El diseño de cuña flexible ofrece un sello hermético, pero se limita al servicio de agua a una temperatura de 71°C. Diseños de Vástagos 1) El diseño de vástago ascendente con tornillo interior es el más común y preferido para válvulas multi-giro de bronce. En la posición totalmente abierta "asentada hacia atrás"*, las roscas del vástago quedan protegidas de la circulación de los medios de flujo. Dado que el vástago sube al abrirse la válvula, debe haber espacio y orientar el vástago para protegerlo contra daños externos. La posición del vástago indica al observador si la válvula esta abierta o cerrada. * No se recomienda volver a empacar mientras la válvula esté presurizada.
2) Se usan los vástagos sin elevación con tornillo interior en las válvulas de compuerta de bronce y hierro. Si bien son más compactas que las válvulas de vástago ascendente, los roscados del vástago siempre están expuestos a los medios de flujo, permitiendo la posibilidad de erosión y corrosión. No se proporciona la indicación de apertura y cierre con este diseño. Válvula de Compuerta Asiento de Cuña Sólida
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Vástago Ascendente con rosca Interior Vástago Fijo con rosa Interio
BOMBAS El objetivo de los siguientes apuntes es el dar a conocer la teoría y los principios básicos que rigen el funcionamiento de las bombas, introduciendo de manera general el estudio de sus partes constitutivas así como su interrelación y correcta operación dentro de un sistema de bombeo. Las bombas al igual que las válvulas, son en muchos procesos utilizadas como elementos finales de control. En la industria el uso de las bombas es muy común y muy importante para el manejo de fluidos, a través de conexiones, equipos y tuberías. Una bomba es un dispositivo empleado para transferencia de líquidos de un lugar a otro a través de tubería. Esta transferencia es llevada a cabo mediante la adición de energía, la cual va acompañada por un incremento en elevación y/o presión. Para determinar la bomba que pudiera prestar un servicio determinado, será necesario atender las siguientes características generales: a)
b)
c)
Características físico químicas del fluido. Entre estas podemos citar la alcalinidad y acidez (pH), viscosidad y presión de vaporización a la temperatura de bombeo, densidad relativa, la cantidad de oxigeno disuelto y cualquier otra sustancia como sólidos en suspensión etc. Características hidráulicas del sistema de transporte. De este tipo las más importantes son la capacidad (caudal), presiones de succión y descarga, carga diferencial total y la carga neta positiva de succión (C.NP.S.D.). Características constructivas de la bomba. Que ésta sea horizontal o vertical, de un paso o multipasos, de doble o simple aspiración, de impulsor abierto o cerrado de flujo axial, radial o mixto, con simple o doble voluta, de bridas laterales o en posición superior, con sello mecánico o empaquetadura, etc.
CLASIFICACION DE BOMBAS Las bombas se clasifican de acuerdo a dos consideraciones generales: 1) Las que toman en consideración las características del movimiento del fluido. 2) Las que se basan en el tipo o aplicación específica para los cuales se han diseñado las bombas. Bombas de flujo radial UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
Bombas Centrifugas
Bombas de flujo axial Bombas de flujo mixto
Bombas rotatorias Bombas de desplazamiento positivo
Bombas reciprocantes Bombas de volumen controlado
Bombas periféricas
Bombas especiales
BOMBAS CENTRÍFUGAS. Las bombas centrífugas transforman la energía cinética debida a la fuerza centrífuga en energía de presión. Las bombas centrífugas constituyen no menos del 80% de la producción mundial de bombas, porque es la más adecuada para manejar más cantidad de líquido que la bomba de desplazamiento positivo. Una bomba centrífuga transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio en la energía cinética y potencial requeridas, aunque la fuerza centrífuga producida depende tanto de la velocidad en la punta de los álabes o periferia del impulsor y de la densidad del líquido, la cantidad de energía que se aplica por libra de líquido es independiente de la densidad del líquido. CLASIFICACION DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS Es conveniente saber diferenciar una bomba de otra, para esto es necesario llevar a cabo una clasificación atendiendo a los siguientes criterios básicos: 1. De acuerdo a la posición del eje se clasifican en horizontales y verticales. 2. En función del flujo en el interior del impulsor, se pueden dividir en: a) Bombas de flujo radial.- El líquido es empujado en las direcciones correspondientes a los radios del círculo descrito por los impulsores en su giro. Estas bombas son las más usadas en la industria, ya que se emplean en servicios que necesitan cargas entre intermedias y elevadas.
UNIDAD 6
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INSTRUMENTACIÓN II
b) Bombas de flujo axial.- El líquido fluye paralelo al eje de la rotación del impulsor. Los álabes del impulsor están diseñados para impulsar el líquido axialmente, se usan para muy grandes capacidades y bajas presiones de descarga, se emplean sólo en servicios que requieren cargas bajas. En realidad, las bombas de flujo axial no son centrífugas, pero se las ha incluido porque comparten muchas características mecánicas, como el eje, impulsor, sellos del eje, etc.
UNIDAD 6
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c) Bombas de flujo mixto.- Es una combinación de los dos tipos anteriores, en este tipo de bomba la forma de los álabes del impulsor imprimen al fluido movimientos axiales y radiales. Normalmente estas bombas son verticales y se usan principalmente para sacar líquidos de grandes profundidades, se emplean en servicios que requieren cargas intermedias.
3. Según el número de succiones del impulsor, se divide en doble o simple succión. 4. De acuerdo al número de pasos o impulsores, se clasifican en simples y multipasos. 5, En atención al tipo de carcaza, se clasifican en bombas de carcaza divididas axialmente, radialmente y con corte mixto o del tipo barril. PARTES CONSTITUTIVAS Y DESCRIPCIÓN Simplificando muchos aspectos de las bombas centrífugas, podemos decir que están constituidas de impulsor, flecha, voluta, difusor y algunas ocasiones corona directriz, sin embargo las bombas centrífugas tienen un gran número de componentes, dependiendo del tipo, tamaño y aplicación. Las bombas centrífugas constan de las siguientes partes: IMPULSOR Las bombas centrífugas, además de producir la carga necesaria con la capacidad requerida, deben poder manejar una variedad casi infinita de líquidos que se caracterizan, en parte, por su viscosidad, densidad y la presencia o ausencia de sólidos. La bomba se puede adaptar a las variaciones en esas propiedades mediante impulsores de diferentes diseños que son su componente más esencial.
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Aunque hay casi tantos diseños de impulsores como clases de líquidos, se les clasifica en general como abiertos o cerrados. El impulsor imparte la velocidad al líquido, como resultado de la fuerza centrífuga cuando gira el impulsor, además de clasificarse de acuerdo con la velocidad específica, un impulsor se identifica por la forma en que entra el líquido, los detalles de los álabes y el uso para el que se destina.
Impulsores típicos
La clasificación de los impulsores pueden ser de acuerdo a sus características físicas y/o hidráulicas (que definen la velocidad específica). 1) Características físicas: En la figura de los impulsores típicos tenemos: A impulsores abiertos hablando estrictamente, un impulsor abierto consiste únicamente de álabes, estos están sujetos a un cubo central para montarse en la flecha sin forma alguna de pared lateral o cubierta. La desventaja de este impulsor es su debilidad estructural, si los álabes son largos, deben estos reforzarse con costillas. Estos impulsores debido a su bajo rendimiento sólo son usados en bombas que manejan fluidos con sólidos en suspensión y/o partículas abrasivas. B impulsores semiabiertos este impulsor esta formado por un impulsor abierto y una cubierta o pared posterior, se puede incluir o no álabes posteriores, cuya función es evitar que materia extraña se deposite entre la pared del impulsor y la cubierta interfiriendo la operación apropiada del estopero o del sello mecánico de la bomba. C y D impulsores cerrados consiste de cubiertas o paredes laterales que encierran totalmente las vías, desde el ojo de succión hasta la periferia, aunque este diseño evita el escurrimiento que sucede normalmente en el impulsor abierto y semiabierto con sus placas laterales, es necesario una móvil entre los impulsores y la cubierta para separar las cámaras UNIDAD 6
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de succión y descarga de la bomba. En el tipo de doble succión D el líquido entra en ambos lados. E, F y G se muestran diseños para manejar pulpa de papel, un tipo de paletas y uno de flujo mixto.
Impulsor abierto. Debido a sus álabes abiertos, este impulsor se debe instalar con una holgura mínima entre sus caras y las paredes de la carcaza, para reducir el deslizamiento o recirculación del líquido dentro de la bomba. El fácil acceso a los álabes de este impulsor es una ventaja para mantenimiento y reparación. Los impulsores abiertos se utilizan para muchos servicios que incluyen tanto líquidos limpios como pastas aguadas abrasivas. Impulsor cerrado. En este impulsor se guía el líquido con las paredes del impulsor en vez de las paredes de la carcaza, con lo cual se reducen el deslizamiento y el desgaste de las paredes de la carcaza. La recirculación es mínima por las pequeñas holguras entre la pared delantera y la pared de la carcaza en la entrada de succión. El impulsor cerrado se suele utilizar con líquidos limpios, libres de abrasivos. 2) Características hidráulicas (velocidad específica) El principio de similaridad dinámica establecido por Newton en 1867, expresa que dos bombas geométricamente semejantes, tendrán un funcionamiento similar. Con objeto de contar con alguna base de comparación entre varios tipos de máquinas centrífugas, se hizo necesario plantear un concepto que eslabonará las tres características de funcionamiento. (Capacidad, carga y velocidad) en un solo término, a este término se le denominó, la velocidad específica. Es un número sin dimensiones que es numéricamente igual a la velocidad giratoria a la que un modelo exacto tendría que operar con objeto de descargar una unidad de capacidad contra una unidad de carga total. La velocidad específica se expresa matemáticamente cómo: n √ Q Ns =
(gh)¾
Ns = Velocidad específica n = Velocidad de operación Q = Capacidad h = Carga por paso o por impulsor g = Constante gravitacional Con el objeto de que esta relación permanezca sin dimensiones, cuando se usan unidades inglesas, la velocidad giratoria debe expresarse en revoluciones por segundo (RPS), la capacidad en pies cúbicos por segundo y la carga en pies. Sin embargo, puesto que la velocidad específica es sólo un índice o número tipo, se permite ciertas libertades al seleccionar las unidades usadas. Así la constante universal “g” queda eliminada y la relación es ahora. n √ Q Ns = UNIDAD 6
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h¾ Expresando la velocidad en revoluciones por minuto (la capacidad en galones por minuto y la carga en pies). La ecuación para la velocidad específica permanece sin cambios, ya sea que se use un impulsor de admisión sencilla o doble. Es costumbre por lo tanto mencionar que tipo de impulsor se tiene en mente. CUBIERTA O CARCAZA Las carcazas de las bombas centrífugas pueden estar divididas horizontalmente (figura A) o también conocidas como divididas axialmente, un buen diseño de éste tipo de cubierta, es aquella en la cual las boquillas de succión y descarga, se encuentran localizadas en la mitad inferior. Esto es importante en las maniobras de reparación y mantenimiento ya que al remover la cubierta superior, las partes internas quedan al descubierto. Verticalmente (figura B) también conocidas como divididas radialmente, o diagonalmente ( a un ángulo cualquiera diferente de 90° ). En este tipo de bomba, también se busca que las boquillas de succión y descarga, no sean desacopladas de las tuberías durante las maniobras de reparación y mantenimiento. Las carcazas mixtas o del tipo barril (figuras C y D) se usan en bombas para servicios a altas temperaturas o altas presiones. La carcaza inferior se ajusta en el barril exterior. La presión de descarga que actúa sobre la carcaza inferior suministra la fuerza de sello necesario para mantener las mitades de la carcaza juntas. En este tipo de cubiertas, las bridas de succión y descarga, están localizadas sobre la cubierta exterior, de modo que para extraer la cubierta interior, bastará con retirar las tapas extremas del barril sin necesidad de desacoplar las tuberías de succión y descarga.
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Diseños de carcazas ANILLOS DE DESGASTE Para evitar el desgaste costoso de la carcaza y del impulsor, se instalan anillos de desgaste, conocidos también como anillos de sellado o anillos de carcaza. La finalidad de estos anillos es el aislar la zona de baja presión (succión) de la de alta (descarga), evitando de esta manera el flujo recirculatorio causante del bajo rendimiento de la bomba. Este flujo se intensifica a medida que el claro entre los anillos de desgaste crece, una indicación física de este problema es la reducción en la presión de descarga, mientras el equipo es operado. Hoy en día las bombas centrífugas con anillos de desgaste reemplazables, son preferidas debido a su bajo costo y fácil instalación. No así cuando estos anillos eran integrados y para su reparación se tenían que llevar a cabo operaciones de rellenado metálico y maquinado, tanto en el impulsor como en la cubierta de la bomba. Actualmente se tienen diversos tipos de anillos de desgaste, en las siguientes figuras se tienen las más usuales. Figura (a) el sello es una unión plana simple. Figura (b) el sello tiene un anillo plano montado en la carcaza de la bomba.
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Figura (c) el anillo se ajusta en una ranura de la carcaza; el impulsor puede tener un anillo similar. Figuras (d, e y f) los anillos están ajustados tanto a la carcaza como al impulsor. La forma de los anillos de desgaste varían con la presión de descarga de la bomba, servicio etc.
Disposiciones típicas de los anillos de desgaste CHUMACERA El propósito principal de una chumacera o cojinete es el proporcionar soporte a la flecha de la bomba a medida que esta flecha gira. Actualmente, todos los tipos de cojinetes existentes han sido usados en las bombas desde los complicados cojinetes hidrodinámicos de zapatas basculantes hasta los de bolas y rodillos. Prácticamente todos los tipos de chumaceras existentes se han usado en las bombas centrífugas. Muchas bombas tienen más de un tipo de chumacera para llenar diferentes requisitos. Las chumaceras de balas (figura A), pueden ser del tipo de una o dos hileras; las chumaceras de rodillos esféricos se usan ampliamente en flechas de bombas grandes. Las chumaceras de manguito (figura B y C) pueden ser horizontales o verticales. En el último caso, el lubricante es generalmente el agua. En las bombas más grandes todavía se usan chumaceras de empuje Kingsbury (figura D); el diseño se asemeja al usado en la maquinaría rotatoria.
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Cuatro tipos de chumaceras para bomba centrífuga FLECHA Transmite la fuerza del motor al impulsor. CUBRE FLECHA Es un buje o tramo de tubería que se inserta sobre la flecha, protegiendo a esta contra el desgaste y corrosión que pudiera afectar su resistencia mecánica en las zonas donde operan cojinetes, estoperos, buje de estrangulamiento y sitios donde se aseguran los impulsores. Normalmente se emplea cuando se utilizan empaques. Su uso es restringido cuando se emplean sellos mecánicos.
Cubre-flechas ESTOPERO El estopero es un elemento que puede ser metálico o no, arrollado en forma de espiral, cuya única finalidad es proteger a la bomba contra el escurrimiento o entrada de aire justo donde la flecha atraviesa a la cubierta de la bomba. EMPAQUES Es la forma más común de regular el goteo a través del estopero. PRENSA ESTOPA Es la pieza que oprime al empaque dentro del estopero.
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CAJA DE SELLOS Es una cavidad donde se distribuye un líquido sellador alrededor de la flecha, es muy utilizado cuando existe una presión inferior a la que existe alrededor de la flecha, y también es muy utilizado cuando existe una presión inferior a la atmosférica en la carcaza y previene así la entrada de aire. SELLO MECÁNICO Este elemento tiene el mismo propósito que el estopero, pero es constructivamente diferente. Este dispositivo compuesto por dos anillos que se deslizan uno sobre el otro, son interactuados por la presión interna de la carcaza y la acción de un resorte. Fue concebido para resolver la problemática que presentan los estoperos, en lo referente al ajuste continuo del prensaestopas, de modo que no existan fugas en la bomba. El sello mecánico es utilizado en lugar del empaque cuando no puede emplearse éste último. Básicamente es una superficie que gira con la flecha en contacto con una superficie estacionaria sujeta a la carcaza. RODAMIENTOS Soportan la flecha y minimizan sus fricciones. SOPORTE Monta la unidad rígidamente. COPLE Conecta la bomba con el motor. BUJE DE ESTRANGULAMIENTO Es un dispositivo montado entre la flecha y la carcaza cuya función principal es el reducir la presión del escurrimiento que fuga entre los citados elementos de la bomba y cuyo montaje es inmediatamente anterior al estopero. PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS El principio de operación de una bomba centrífuga, está basado en el cambio del momentum angular o del momento de la cantidad de movimiento que un fluido experimenta debido a un cambio en la velocidad absoluta a su paso por los álabes de un impulsor. Este cambio en la cantidad de movimiento es el responsable directo de que el fluido al abandonar el impulsor esté sometido a una presión mayor, que la que experimenta antes de entrar en éste. El nivel de presurización que el fluido experimenta, dependerá de varias características, por medio de las cuales deduciremos la carga dinámica total que la bomba tendrá que suministrar al fluido. La carga dinámica total, es el incremento de presión que el fluido sufrirá a su paso por el impulsor, y que deberá ser la necesaria para enviar el fluido de un sitio a otro a una capacidad especificada. Según lo expuesto anteriormente, el servicio de una bomba puede ser determinado por dos características primordiales: una de ellas será la carga dinámica total, y la otra llamada capacidad o
gasto volumétrico
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