CursoValv

SELECCIÓN YSELECCIÓN YSELECCIÓN Y SELECCIÓN Y ESPECIFICACIÓN DE ESPECIFICACIÓN DE

VÁLVULAS INDUSTRIALESVÁLVULAS INDUSTRIALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTILFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTILQQ

Sección de Extensión y Proyección Social

PorPor: Ing. Celso Montalvo: Ing. Celso Montalvo1

Las VálvulasLas Válvulas

Las Las válvulas siempre han sido un componente vital de válvulas siempre han sido un componente vital de LasLas vá vu as sie p e ha sido u co po e te vita devá vu as sie p e ha sido u co po e te vita delas plantas de proceso, y en las plantas modernas, las las plantas de proceso, y en las plantas modernas, las válvulas de control son claves para incrementar ó válvulas de control son claves para incrementar ó v v s d co o so c v s p c óv v s d co o so c v s p c ómantener la eficiencia, seguridad, rentabilidad y mantener la eficiencia, seguridad, rentabilidad y protección protección del medio ambiente.del medio ambiente.pp

DefiniciónDefinición: Es un elemento dentro de un lazo de : Es un elemento dentro de un lazo de control de procesos que permite manipular el flujo decontrol de procesos que permite manipular el flujo decontrol de procesos que permite manipular el flujo de control de procesos que permite manipular el flujo de un fluido para adecuarlo a los requerimientos de dicho un fluido para adecuarlo a los requerimientos de dicho proceso en función de los objetivos de calidad yproceso en función de los objetivos de calidad yproceso, en función de los objetivos de calidad y proceso, en función de los objetivos de calidad y seguridadseguridad..

CELSO MONTALVOCELSO MONTALVO 2

Las Válvulas de ControlLas Válvulas de Control

Las Las válvulas pueden ser de operadas manualmente ó válvulas pueden ser de operadas manualmente ó LasLas vá vu as puede se de ope adas a ua e te óvá vu as puede se de ope adas a ua e te ópor medio de dispositivos mecánicos/eléctricos.por medio de dispositivos mecánicos/eléctricos.

CuandoCuando su operación es comandada por un dispositivosu operación es comandada por un dispositivo Cuando Cuando su operación es comandada por un dispositivo su operación es comandada por un dispositivo bajo una lógica predeterminada, se le denomina bajo una lógica predeterminada, se le denomina válvula válvula de controlde controlde controlde control..

Las Las válvulas de Control son los Elementos de Control válvulas de Control son los Elementos de Control Fi l á l i d t iFi l á l i d t iFinal más comunes en la industria.Final más comunes en la industria.

Su Su función es ajustar automáticamente el flujo de función es ajustar automáticamente el flujo de fluidos en un proceso para conseguir las características fluidos en un proceso para conseguir las características deseadas en su operación.deseadas en su operación.


Las Válvulas de ControlLas Válvulas de Control

Según Según su función en el proceso las válvulas pueden ser su función en el proceso las válvulas pueden ser SegúSegú su u ció e e p oceso as vá vu as puede sesu u ció e e p oceso as vá vu as puede sede dos tiposde dos tipos:: DeDe Bloqueo (Bloqueo (OnOn--Off): Su función es permitir el paso deOff): Su función es permitir el paso de De De Bloqueo (Bloqueo (OnOn Off): Su función es permitir el paso de Off): Su función es permitir el paso de

fluídofluído por por la tubería.la tubería. Regulatoria: Su función es ajustar ó modificar el flujo por la Regulatoria: Su función es ajustar ó modificar el flujo por la g j j pg j j p

tubería para conseguir un valor determinado en la variable tubería para conseguir un valor determinado en la variable controlada en el Control del Proceso.controlada en el Control del Proceso.

En En ambos casos las válvulas pueden ser ambos casos las válvulas pueden ser operadas operadas manualmentemanualmente, en forma local ó remota, ó, en forma local ó remota, ó automáticamente, cuando la decisión la toma un autómata.automáticamente, cuando la decisión la toma un autómata.


NORMAS Y ESTÁNDARESNORMAS Y ESTÁNDARESNORMAS Y ESTÁNDARES NORMAS Y ESTÁNDARES APLICABLES A LAS APLICABLES A LAS

VÁLVULAS INDUSTRIALESVÁLVULAS INDUSTRIALES




Normas y EstándaresNormas y Estándares

Dada Dada la importancia de las válvulas en la industria de la importancia de las válvulas en la industria de DadaDada a i po ta cia de as vá vu as e a i dust ia dea i po ta cia de as vá vu as e a i dust ia deprocesos, se han dado un gran número de normas y procesos, se han dado un gran número de normas y estándares para su mejor aplicación.estándares para su mejor aplicación.s d s p s jo p c c ó .s d s p s jo p c c ó .

A A continuación se continuación se ennumeranennumeran algunas algunas de las más de las más importantes:importantes:importantes:importantes:



American American Petroleum Institute (APIPetroleum Institute (API))e cae ca e o eu s u e (e o eu s u e ( )) Spec Spec 6D, Specification for Pipeline Valves (Gate, Plug, Ball, 6D, Specification for Pipeline Valves (Gate, Plug, Ball,

and Check Valves)and Check Valves))) 598, Valve Inspection and Testing 598, Valve Inspection and Testing ANSI/API 600 Bolted Bonnet Steel Gate Valves for ANSI/API 600 Bolted Bonnet Steel Gate Valves for //

Petroleum and Natural Gas IndustriesPetroleum and Natural Gas Industries 607, Fire Test for Soft607, Fire Test for Soft--Seated QuarterSeated Quarter--Turn ValvesTurn Valves 609, Lug609, Lug--and Waferand Wafer--Type Butterfly Type Butterfly ValvesValves 6FA Specification for Fire Test for Valves.6FA Specification for Fire Test for Valves.pp



American American Society of Mechanical Engineers Society of Mechanical Engineers e cae ca Soc e y o ec a ca g ee sSoc e y o ec a ca g ee s(ASME(ASME)) B16.1B16.1 Cast Iron Pipe Flanges and Flanged FittingsCast Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings B16.1B16.1, Cast Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings, Cast Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings B16.4, Gray Iron Threaded FittingsB16.4, Gray Iron Threaded Fittings B16 5 Pipe Flanges and Flanged Fittings (for steel nickelB16 5 Pipe Flanges and Flanged Fittings (for steel nickel-- B16.5, Pipe Flanges and Flanged Fittings (for steel, nickelB16.5, Pipe Flanges and Flanged Fittings (for steel, nickel

based alloys, and other alloys)based alloys, and other alloys) B16.10, B16.10, FaceFace--toto--FaceFace and and EndEnd--toto--EndEnd DimensionsDimensions of of ValvesValves,,

((ver normas ISA para dimensiones de ver normas ISA para dimensiones de la la mayoría de válvulas mayoría de válvulas de tipos específicosde tipos específicos))

B16.24, Cast Copper Alloy Pipe Flanges and Flanged B16.24, Cast Copper Alloy Pipe Flanges and Flanged FittingsFittings



American American Society of Mechanical Engineers Society of Mechanical Engineers e cae ca Soc e y o ec a ca g ee sSoc e y o ec a ca g ee s(ASME(ASME)) (cont)(cont) B16.25B16.25 ButtButt--weldingwelding EndsEnds B16.25B16.25, , ButtButt weldingwelding EndsEnds B16.34B16.34, Valves , Valves -- FlangedFlanged, Threaded, and Welding End, Threaded, and Welding End B16 42B16 42 Ductile Iron Pipe Flanges and Flanged FittingsDuctile Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings B16.42B16.42, Ductile Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings, Ductile Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings B16.47B16.47, Large Diameter Steel Flanges (NPS 26 through NPS , Large Diameter Steel Flanges (NPS 26 through NPS

60)60))) Las normas ASME Las normas ASME B16 se B16 se refieren a las características de las refieren a las características de las

válvulas desde el punto de válvulas desde el punto de vista de la tuberíavista de la tubería..pp



European European Industrial Valve Industrial Valve StandardsStandardsu opeau opea dus a Va vedus a Va ve S a da dsS a da ds EN EN 558558--1, Face1, Face--toto--Face and CentreFace and Centre--toto--Face Dimensions of Face Dimensions of

Metal Valves for Use in Flanged Pipe Systems Metal Valves for Use in Flanged Pipe Systems -- Part Part 1: 1: PNPN--g p yg p yDesignated Designated ValvesValves

EN 558EN 558--2, Face2, Face--toto--Face and CentreFace and Centre--toto--Face Dimensions of Face Dimensions of Metal Valves for Use in Flanged Pipe Systems Metal Valves for Use in Flanged Pipe Systems -- Part Part 2: Class2: Class--Designated ValvesDesignated Valves

EN 593, EN 593, ButterflyButterfly valvesvalves EN 1349, Industrial EN 1349, Industrial ProcessProcess Control Control ValvesValves..



European European Industrial Valve Industrial Valve StandardsStandards (cont)(cont)u opeau opea dus a Va vedus a Va ve S a da dsS a da ds (co t)(co t) EN EN 1226612266--1,Testing of valves 1,Testing of valves -- Part Part 1: Tests, test procedures 1: Tests, test procedures

and acceptance criteria.and acceptance criteria.pp EN 12516EN 12516--1, Shell design strength 1, Shell design strength -- Part Part 1: Tabulation 1: Tabulation

method for steel valves.method for steel valves. EN 12516EN 12516--2, Shell design strength 2, Shell design strength -- Part Part 2: Calculation 2: Calculation

method for steel valves (in preparation)method for steel valves (in preparation) EN 12516EN 12516--3, Shell design strength 3, Shell design strength -- Part Part 3: Experimental 3: Experimental

method.method. EN 12627, EN 12627, ButtButt weldweld endend designdesign (in (in preparationpreparation)) EN 12760, Socket EN 12760, Socket weldweld endend designdesign (in (in preparationpreparation))



Instrument Instrument Society of America (ISASociety of America (ISA))s u es u e Soc e y o e ca ( SSoc e y o e ca ( S )) S75.01S75.01, Flow Equations for Sizing Control Valves, Flow Equations for Sizing Control Valves S75 02 Control Valve Capacity Test ProceduresS75 02 Control Valve Capacity Test Procedures S75.02, Control Valve Capacity Test ProceduresS75.02, Control Valve Capacity Test Procedures S75.03, FaceS75.03, Face--toto--Face Dimensions for Flanged GlobeFace Dimensions for Flanged Globe--Style Style

Control Valve Bodies (Classes 125, 150, 250, 300, and 600)Control Valve Bodies (Classes 125, 150, 250, 300, and 600)( , , , , )( , , , , ) S75.04, FaceS75.04, Face--toto--Face Dimensions for Flangeless Control Face Dimensions for Flangeless Control

Valves (Classes 150, 300, and 600)Valves (Classes 150, 300, and 600)( )( ) S75.07, Laboratory Measurement of Aerodynamic Noise S75.07, Laboratory Measurement of Aerodynamic Noise

Generated by Control Valves.Generated by Control Valves. S75.11, Inherent Flow Characteristic and S75.11, Inherent Flow Characteristic and RangeabilityRangeability of of

Control ValvesControl Valves..



Instrument Instrument Society of America (ISASociety of America (ISA)) (cont)(cont)s u es u e Soc e y o e ca ( SSoc e y o e ca ( S )) (co t)(co t) S75.12S75.12, Face, Face--toto--Face Dimensions for Socket WeldFace Dimensions for Socket Weld--

End and ScrewedEnd and Screwed End GlobeEnd Globe Style Control ValvesStyle Control ValvesEnd and ScrewedEnd and Screwed--End GlobeEnd Globe--Style Control Valves Style Control Valves (Classes 150, 300, 600, 900, 1500, and 2500)(Classes 150, 300, 600, 900, 1500, and 2500)S75 13 M th d f E l ti th P f fS75 13 M th d f E l ti th P f f S75.13, Method of Evaluating the Performance of S75.13, Method of Evaluating the Performance of PositionersPositioners with with Analog Input SignalsAnalog Input Signals

S75.17, Control S75.17, Control ValveValve AerodynamicAerodynamic NoiseNoisePredictionPrediction

S75.19, Hydrostatic Testing of Control ValvesS75.19, Hydrostatic Testing of Control Valves


TIPOS DE VÁLVULASTIPOS DE VÁLVULASTIPOS DE VÁLVULASTIPOS DE VÁLVULAS




Tipos de VálvulaTipos de Válvulapp

Válvula de Compuerta:Válvula de Compuerta: Un tapón vertical se desliza Un tapón vertical se desliza

arriba ó debajo de un canal arriba ó debajo de un canal para detener el flujopara detener el flujo..

El tapón en cuña sella El tapón en cuña sella contra el asiento.contra el asiento.

Se usa exclusivamente para Se usa exclusivamente para bloqueo en operación bloqueo en operación

/ ff l/ ff lOnOn/Off manual ó /Off manual ó mecánica.mecánica.



Válvula de Válvula de Cuchilla ó Cuchilla ó SlideSlide:: Un Un placa metálica placa metálica se se

desliza arriba ó debajo desliza arriba ó debajo para para detener el flujodetener el flujo..

No cierra más al apretar No cierra más al apretar por el asiento vertical.por el asiento vertical.

Se usa exclusivamente para Se usa exclusivamente para bloqueo en operación bloqueo en operación

/ ff l/ ff lOnOn/Off manual ó /Off manual ó mecánica, con líquidos que mecánica, con líquidos que

d t ólidd t ólid


pueden contener sólidos.pueden contener sólidos.


Válvula de Globo:Válvula de Globo: El tapón tiene una El tapón tiene una

superficie horizontal que superficie horizontal que sube ó baja y asienta sobre sube ó baja y asienta sobre

fi i lifi i liuna superficie lisa. una superficie lisa. Puede usarse en acción Puede usarse en acción

OO /Off ó l i/Off ó l iOnOn/Off ó regulatoria./Off ó regulatoria.



Válvula Angular:Válvula Angular: Es una variante de la Es una variante de la

válvula de globo donde la válvula de globo donde la salida forma un ángulo de salida forma un ángulo de 45º ó 90º l45º ó 90º l45º ó 90º respecto a la 45º ó 90º respecto a la entrada. entrada. P d ióP d ió Puede usarse en acción Puede usarse en acción OnOn/Off ó regulatoria./Off ó regulatoria.



Válvula Válvula Aguja:Aguja: Otra Otra variante de la válvula variante de la válvula

de de globo: el tapón es un globo: el tapón es un cono alargado en un cono alargado en un

i hi hasiento estrecho. asiento estrecho. Puede usarse en acción Puede usarse en acción

OO /Off ó/Off ó l il iOnOn/Off ó /Off ó regulatoria para regulatoria para ajuste fino, generalmente ajuste fino, generalmente n fl j p q ñn fl j p q ñen flujos pequeños.en flujos pequeños.



Válvula Válvula CheckCheck:: Su función es impedir que Su función es impedir que

el flujo regrese en la el flujo regrese en la tubería. tubería.

Su acción es automática y Su acción es automática y no requiere de acción no requiere de acción externa.externa.

Existen varios tipos. Al Existen varios tipos. Al d ld lcostado se muestra la costado se muestra la

llamada “de charnela” llamada “de charnela” ( i )( i )


(swing).(swing).


CheckCheck de Pie:de Pie: El tapón se eleva con la El tapón se eleva con la

presión del presión del fluídofluído y cae y cae cuando el cuando el fluídofluído deja de deja de fl i i idi dfl i i idi dfluir, impidiendo su fluir, impidiendo su retorno. retorno. S i i lS i i l Se usa principalmente en Se usa principalmente en líneas de succión de líneas de succión de b mb n p zb mb n p zbombas en pozos y bombas en pozos y depósitos.depósitos.



Válvula de Tapón (Válvula de Tapón (plugplug):): Tiene un tapón con un Tiene un tapón con un

agujero por el que pasa el agujero por el que pasa el líquido al alinearse con la líquido al alinearse con la di ió d l b ídi ió d l b ídirección de la tubería.dirección de la tubería.

Se usa en aplicaciones Se usa en aplicaciones OO /Off/OffOnOn/Off. /Off.



Válvula de Diafragma:Válvula de Diafragma: Un diafragma Un diafragma elastoméricoelastomérico

ó termoplástico es apretado ó termoplástico es apretado por el vástago contra un por el vástago contra un

i i idi d li i idi d lasiento impidiendo el paso asiento impidiendo el paso de de fluídofluído..S li iS li i Se usa en aplicaciones Se usa en aplicaciones OnOn/Off ó regulatorias con /Off ó regulatorias con fl id rr ifl id rr ifluidos corrosivos, fluidos corrosivos, viscosos, abrasivos ó con viscosos, abrasivos ó con sólidossólidos


sólidos. sólidos.


Válvula Válvula PinchPinch:: Se trata de un tubo de jebe Se trata de un tubo de jebe

ó termoplástico que se ó termoplástico que se aprisiona entre metales para aprisiona entre metales para

l l fl jl l fl jregular el flujo.regular el flujo. Se usa en aplicaciones Se usa en aplicaciones

OO /Off ó l i/Off ó l iOnOn/Off ó regulatorias con /Off ó regulatorias con fluidos corrosivos, fluidos corrosivos, i br i ó ni br i ó nviscosos, abrasivos ó con viscosos, abrasivos ó con

sólidos. sólidos.



Válvula de Mariposa:Válvula de Mariposa: El vástago gira 90º una El vástago gira 90º una g gg g

mariposa circular para mariposa circular para abrir ó cerrar. Hayabrir ó cerrar. Hayabrir ó cerrar. Hay abrir ó cerrar. Hay varios modelos.varios modelos.S t lS t l Se usa en control Se usa en control OnOn/Off ó regulatorio./Off ó regulatorio.



Modelos de Válvula de Mariposa:Modelos de Válvula de Mariposa: WaferWafer: Se instala entre bridas en : Se instala entre bridas en Polimérica

una tubería.una tubería. LugLug: Los pernos atraviesan el : Los pernos atraviesan el

cuerpo cuerpo roscado de roscado de la válvula y la la válvula y la sujetan a la sujetan a la brida por ambos lados. brida por ambos lados. P i d l iP i d l iPermite desconectar cualquier Permite desconectar cualquier lado sin afectar el otro ladolado sin afectar el otro lado

l dl d Wafer Polimérica: Cuerpo y disco Polimérica: Cuerpo y disco

recubiertos de polímeros.recubiertos de polímeros.

Wafer

CELSO MONTALVOCELSO MONTALVO 26Lug


Modelos de Válvula de Modelos de Válvula de Mariposa:Mariposa:

A prueba de fuego: los A prueba de fuego: los sellos son metálicos ysellos son metálicos ysellos son metálicos y sellos son metálicos y mantienen el sello mantienen el sello cuando el fuego derritecuando el fuego derritecuando el fuego derrite cuando el fuego derrite los asientos y empaqueslos asientos y empaques



Válvula de Bola:Válvula de Bola: Una bola con un Una bola con un

agujero al centro agujero al centro permite el paso delpermite el paso delpermite el paso del permite el paso del fluídofluído ó lo restringe en ó lo restringe en giros de hasta 90º Haygiros de hasta 90º Haygiros de hasta 90 . Hay giros de hasta 90 . Hay varios modelos.varios modelos.S lS l Se usa en control Se usa en control OnOn/Off ó regulatorio./Off ó regulatorio.



Tipos de Válvula de Tipos de Válvula de Bola:Bola: Dos Cuerpos

De 1, 2 y 3 cuerpos.De 1, 2 y 3 cuerpos.p

Tres Cuerpos Un Cuerpo



Tipos de Válvula de Tipos de Válvula de Bola:Bola:

Paso estándar, paso Paso estándar, paso total.total.total.total.

Paso Estándar


Paso Total (full bore)


Válvula de Tres Vías:Válvula de Tres Vías: La bola tiene un agujero La bola tiene un agujero g jg j

de 120º que permite 3 de 120º que permite 3 posibles vías en giros deposibles vías en giros deposibles vías en giros de posibles vías en giros de 90º. 90º. S t lS t l Se usa en control Se usa en control OnOn/Off para derivar /Off para derivar fl j diffl j difflujo en diferentes flujo en diferentes direcciones.direcciones.



Válvula Q:Válvula Q: La bola tiene un placas La bola tiene un placas pp

que acondicionan el que acondicionan el flujo y mejoran elflujo y mejoran elflujo y mejoran el flujo y mejoran el control, reduciendo la control, reduciendo la caída de presión y lacaída de presión y lacaída de presión y la caída de presión y la cavitación. cavitación. S lS l Se usan en control Se usan en control regulatorio.regulatorio.


AccesoriosAccesorios

Actuador: Dispositivo neumáticoActuador: Dispositivo neumático Actuador: Dispositivo neumático, Actuador: Dispositivo neumático, eléctrico ó hidráulico que aplica eléctrico ó hidráulico que aplica f rz p r brir rr r l ál lf rz p r brir rr r l ál lfuerza para abrir y cerrar la válvula.fuerza para abrir y cerrar la válvula.

PosicionadorPosicionador: Mecanismo que ajusta : Mecanismo que ajusta la salida del actuador para mantener la salida del actuador para mantener la posición del vástago enla posición del vástago enla posición del vástago en la posición del vástago en proporción con la señal de control.proporción con la señal de control.


AccesoriosAccesorios

Controlador: El equipo que decide la acción que Controlador: El equipo que decide la acción que d b j l ál l í l dd b j l ál l í l ddebe ejecutar la válvula y envía el comando.debe ejecutar la válvula y envía el comando.

Transmisor: Dispositivo que envía el comando Transmisor: Dispositivo que envía el comando p qp qdel controlador hacia la válvula.del controlador hacia la válvula.

Convertidor: Dispositivo q e convierte yConvertidor: Dispositivo q e convierte y Convertidor: Dispositivo que convierte y Convertidor: Dispositivo que convierte y acondiciona la señal de comando del transmisor acondiciona la señal de comando del transmisor

//para que la reciba el actuador/para que la reciba el actuador/posicionadorposicionador..


ActuadoresActuadores

Los actuadores permiten la operaciónLos actuadores permiten la operación Los actuadores permiten la operación Los actuadores permiten la operación OnOn/Off ó regulatoria de las válvulas./Off ó regulatoria de las válvulas.

Deben seleccionarse según el tipo de válvula, Deben seleccionarse según el tipo de válvula, su modo de operación y el torque requerido.su modo de operación y el torque requerido.su modo de operación y el torque requerido.su modo de operación y el torque requerido.

Varios tipos: Manuales, de rack y piñón, de Varios tipos: Manuales, de rack y piñón, de pistón, de doble acción, de diafragma, pistón, de doble acción, de diafragma, eléctricos.eléctricos.



Actuadores Manuales:Actuadores Manuales: Usan un mecanismo Usan un mecanismo

como palanca para como palanca para incrementar la fuerza yincrementar la fuerza yincrementar la fuerza y incrementar la fuerza y el torque requerido en el torque requerido en las válvulaslas válvulaslas válvulas.las válvulas.



A d d kA d d k Actuadores de Rack y Actuadores de Rack y Piñón:Piñón:

Un pistón es movido Un pistón es movido neumáticamente. El de neumáticamente. El de Doble Acción requiere Doble Acción requiere presión de aire para presión de aire para b ib iabrir y cerrar. abrir y cerrar.

El de Simple Acción El de Simple Acción actúa contra resortes y actúa contra resortes y su retorno es seguro.su retorno es seguro.



Actuadores de Pistón:Actuadores de Pistón: Operan con un pistón Operan con un pistón p pp p

neumáticamente. El neumáticamente. El retorno es por resorte.retorno es por resorte.retorno es por resorte.retorno es por resorte.



Actuadores de Actuadores de Diafragma:Diafragma:

La presión se aplica a La presión se aplica a un diafragma de jebeun diafragma de jebeun diafragma de jebe un diafragma de jebe que empuja el vástago. que empuja el vástago. El retorno es porEl retorno es porEl retorno es por El retorno es por resorte.resorte.



A d dA d d Actuadores de Actuadores de Diafragma regulatorios:Diafragma regulatorios:

Se usan con válvulas de Se usan con válvulas de globo en control globo en control regulatorio.regulatorio.

El vástago sube y baja El vástago sube y baja g y jg y jpor efecto de la presión por efecto de la presión contra el resorte.contra el resorte.

Pueden ser Aire para Pueden ser Aire para Abrir ó Aire para CerrarAbrir ó Aire para Cerrar


pp


D llD ll DetallesDetalles



Actuadores Eléctricos:Actuadores Eléctricos: Un motor gira el Un motor gira el gg

vástago al recibir el vástago al recibir el comando eléctrico.comando eléctrico.comando eléctrico.comando eléctrico.

Pueden ser Pueden ser idi i l óidi i l ó bibiunidireccionales ó unidireccionales ó bibi--

direccionales.direccionales.


PosicionadoresPosicionadores

P i i l áP i i l á Posicionan el vástago Posicionan el vástago en una abertura en una abertura d i d jd i d jdeterminada para mejor determinada para mejor control regulatorio.control regulatorio.

Aplican la fuerza ó Aplican la fuerza ó torque necesaria para torque necesaria para

ióióuna acción suave.una acción suave. Pueden ser neumáticos, Pueden ser neumáticos,

electroneumáticoselectroneumáticos ó ó eléctricos.eléctricos.


CRITERIOS DECRITERIOS DECRITERIOS DE CRITERIOS DE SELECCIÓN DE VÁLVULASSELECCIÓN DE VÁLVULAS




Selección de VálvulasSelección de Válvulas

Las válvulas se seleccionan en base a variosLas válvulas se seleccionan en base a varios Las válvulas se seleccionan en base a varios Las válvulas se seleccionan en base a varios criterios de ingeniería:criterios de ingeniería:

L I i í d P d i l áL I i í d P d i l á La Ingeniería de Proceso determina los parámetros La Ingeniería de Proceso determina los parámetros operativos de temperatura, presión, flujo, materiales operativos de temperatura, presión, flujo, materiales

di i d b idi i d b iy procedimientos de abertura y cierre.y procedimientos de abertura y cierre. La Ingeniería de Proyectos determina la ubicación, La Ingeniería de Proyectos determina la ubicación,

diseño mecánico y especificaciones dentro del diseño mecánico y especificaciones dentro del proyecto total.proyecto total.

La Ingeniería de Control establece las exigencias La Ingeniería de Control establece las exigencias dinámicas.dinámicas.


Selección de VálvulasSelección de Válvulas Las válvulas deben seleccionarse según su Las válvulas deben seleccionarse según su

función ó servicio:función ó servicio:función ó servicio:función ó servicio: Bloqueo ó suspensión total del flujo, para aislar Bloqueo ó suspensión total del flujo, para aislar

unidades por mantenimiento ó por cambio en launidades por mantenimiento ó por cambio en launidades por mantenimiento ó por cambio en la unidades por mantenimiento ó por cambio en la operación. Se les llama Válvulas de Bloqueo.operación. Se les llama Válvulas de Bloqueo.R l ió ó j d l fl j li lR l ió ó j d l fl j li l Regulación ó ajuste del flujo para cumplir con las Regulación ó ajuste del flujo para cumplir con las exigencias del proceso. Se llaman Válvulas exigencias del proceso. Se llaman Válvulas OnOn/Off ó /Off ó R l i ú f dR l i ú f dRegulatorias según su forma de operar.Regulatorias según su forma de operar.

Prevención del retorno del flujo en sentido Prevención del retorno del flujo en sentido contrario. Son las llamadas Válvulas contrario. Son las llamadas Válvulas CheckCheck..

Alivio de la presión en caso de emergencia. Son las Alivio de la presión en caso de emergencia. Son las


p gp gválvulas de Seguridad y Alivio.válvulas de Seguridad y Alivio.


El tipo de servicio puede determinar variacionesEl tipo de servicio puede determinar variaciones El tipo de servicio puede determinar variaciones El tipo de servicio puede determinar variaciones en la especificación de las válvulas:en la especificación de las válvulas:

Lí idLí id Líquidos.Líquidos. Gases.Gases. Dos fases (Dos fases (líquidolíquido--gasgas, líquido, líquido--sólido, sólido, gasgas--sólidosólido).). Pastas ó líquidos viscosos.Pastas ó líquidos viscosos. Pastas ó líquidos viscosos.Pastas ó líquidos viscosos. Líquidos Líquidos vaporizantesvaporizantes ((flashingflashing).).

Fl id i / iFl id i / i Fluidos erosivos y/o corrosivos.Fluidos erosivos y/o corrosivos.



Al seleccionar las válvulas de un proceso se debeAl seleccionar las válvulas de un proceso se debe Al seleccionar las válvulas de un proceso se debe Al seleccionar las válvulas de un proceso se debe decidir sobre:decidir sobre:

Ti d ál l f ió i d i iTi d ál l f ió i d i i Tipo de válvulas, función y tipo de servicio.Tipo de válvulas, función y tipo de servicio. Materiales de construcción del cuerpo, interiores Materiales de construcción del cuerpo, interiores

((trimtrim), empaque.), empaque. Resistencia a la Temperatura y Presión del proceso.Resistencia a la Temperatura y Presión del proceso.p y pp y p Costo y disponibilidad.Costo y disponibilidad. Estándares aplicablesEstándares aplicables Estándares aplicables.Estándares aplicables.



Tipo Tamaño Presión, psig Temperatura Materiales Servicio

RegulatorioGlobo 1/2" a 30" hasta 2500 hasta 550ºC Br, Fe, aceros, Ac.Inox., alloys

Regulatorio, Limpios.

Angular 1/8" a 10" hasta 2500 hasta 550ºC Br, Fe, aceros, Ac.Inox., alloysRegulatorio, Bloqueo Limpios o pastas, viscosos.

Compuerta 1/2" a 48" hasta 2500 hasta 1000ºC Br, Fe, aceros, Ac.Inox., alloys Bloqueo

" " h hAceros, Ac.Inox.,

lMariposa 2" a 120" hasta 2000 hasta 1100ºC, ,

Fundiciones, plásticos,Regulatorio.

Tapón 1/2" a 30" hasta 5000 hasta 300ºCAceros, Ac.Inox.,alloys, Fundiciones, plásticos,

Bloqueo

Bola 1/8" a 60" hasta 10000desde criogénico hasta 550ºC

Br,Aceros, Ac.Inox.,alloys, Fundiciones, plásticos,

Regulatorio, Bloqueo Limpios o pastas, viscosos.

/desde criogénico Regulatorio,

Aguja 1/8" a 1" hasta 10000desde criogénico hasta 550ºC

Br,Aceros, Ac.Inox.,alloysRegulatorio, Bloqueo, limpios.

Check 1/2" a 24" hasta 10000 hasta 1000ºC Br,Fe,Aceros, Ac.Inox.,alloys Previene retorno.

desde criogénico


Alivio 1/2" a 6" hasta 10000desde criogénico hasta 550ºC

Br,Fe,Aceros, Ac.Inox.,alloys Seguridad y Alivio.

DIMENSIONAMIENTO DEDIMENSIONAMIENTO DEDIMENSIONAMIENTO DE DIMENSIONAMIENTO DE VÁLVULAS DE CONTROLVÁLVULAS DE CONTROL




Válvulas de ControlVálvulas de Control

Las válvulas de control regulan elLas válvulas de control regulan elLas válvulas de control regulan el Las válvulas de control regulan el flujo para conseguir los objetivos de flujo para conseguir los objetivos de j p g jj p g jcontrol del proceso.control del proceso.

Principalmente se usan válvulas de Principalmente se usan válvulas de l b i b ll b i b lglobo, mariposa y bola.globo, mariposa y bola.


Válvulas de ControlVálvulas de Control

Las válvulas proveen Las válvulas proveen diferente flujo en diferente flujo en jjfunción de la función de la abertura, lo que se abertura, lo que se , q, qllama “Característica llama “Característica Inherente de Flujo”Inherente de Flujo”Inherente de Flujo .Inherente de Flujo . Abertura Rápida.Abertura Rápida.

Li lLi l Lineal.Lineal. IsoporcentualIsoporcentual..


Característica Inherente de FlujoCaracterística Inherente de Flujo

Es la relación entre el coeficiente de flujo y laEs la relación entre el coeficiente de flujo y la Es la relación entre el coeficiente de flujo y la Es la relación entre el coeficiente de flujo y la relación de abertura de la válvula conforme pasa relación de abertura de la válvula conforme pasa d l p si ión t t lm nt rr d l p si iónd l p si ión t t lm nt rr d l p si iónde la posición totalmente cerrada a la posición de la posición totalmente cerrada a la posición totalmente abierta, manteniendo constante la totalmente abierta, manteniendo constante la diferencia de presión a través de la válvula. diferencia de presión a través de la válvula.

(En una válvula de tapón, la relación de abertura(En una válvula de tapón, la relación de abertura(En una válvula de tapón, la relación de abertura (En una válvula de tapón, la relación de abertura la da la carrera ó elevación/descenso del la da la carrera ó elevación/descenso del vástago En una válvula rotatoria la relación devástago En una válvula rotatoria la relación devástago. En una válvula rotatoria la relación de vástago. En una válvula rotatoria la relación de abertura la da el ángulo de giro.)abertura la da el ángulo de giro.)


Característica InherenteCaracterística Inherente

Característica Característica IsoporcentualIsoporcentual: A incrementos iguales de : A incrementos iguales de Ca acte ísticaCa acte ística sopo ce tuasopo ce tua : i c e e tos igua es de: i c e e tos igua es dela carrera se produce un incremento en igual porcentaje la carrera se produce un incremento en igual porcentaje en el coeficiente de flujo sobre el valor inicial.en el coeficiente de flujo sobre el valor inicial.co c d jo sob v o c .co c d jo sob v o c .

Característica Lineal: El coeficiente de flujo es Característica Lineal: El coeficiente de flujo es directamente proporcional a la carreradirectamente proporcional a la carreradirectamente proporcional a la carrera.directamente proporcional a la carrera.

Característica de Abertura Rápida: Un pequeño Característica de Abertura Rápida: Un pequeño i t l d ti t l d tincremento en la carrera produce un gran aumento en incremento en la carrera produce un gran aumento en el coeficiente de flujo. En general, el coeficiente de flujo el coeficiente de flujo. En general, el coeficiente de flujo

i l á i ól 25% d li l á i ól 25% d les casi el máximo con sólo 25% de la carrera.es casi el máximo con sólo 25% de la carrera.


Coeficiente de FlujoCoeficiente de Flujo

El Coeficiente de Flujo es una constante deEl Coeficiente de Flujo es una constante de El Coeficiente de Flujo es una constante de El Coeficiente de Flujo es una constante de proporcionalidad establecida para determinar el proporcionalidad establecida para determinar el fl j tr és d n ál lfl j tr és d n ál lflujo a través de una válvula.flujo a través de una válvula.

Se define como el flujo de agua a 60ºF (15.56ºC) Se define como el flujo de agua a 60ºF (15.56ºC) medido en galones por minuto que pasa a través medido en galones por minuto que pasa a través de la válvula cuando la diferencia de presión ade la válvula cuando la diferencia de presión ade la válvula cuando la diferencia de presión a de la válvula cuando la diferencia de presión a través de ella es de 1 psi.través de ella es de 1 psi.


Dimensionamiento de VálvulasDimensionamiento de Válvulas

El procedimiento más El procedimiento más comunmentecomunmente usado es el usado es el E p ocedi ie to ásE p ocedi ie to ás co u e teco u e te usado es eusado es edescrito por el estándar ISA S75.01.descrito por el estándar ISA S75.01.

Este estándar establece las ecuaciones de cálculo para elEste estándar establece las ecuaciones de cálculo para el Este estándar establece las ecuaciones de cálculo para el Este estándar establece las ecuaciones de cálculo para el flujo a través de válvulas de control regulatorias para flujo a través de válvulas de control regulatorias para fluidos compresibles (gases) ó incompresiblesfluidos compresibles (gases) ó incompresiblesfluidos compresibles (gases) ó incompresibles fluidos compresibles (gases) ó incompresibles (líquidos).(líquidos).

N li l fl j d d f t ó fl idN li l fl j d d f t ó fl id No se aplica al flujo de dos fases, pastas ó fluidos no No se aplica al flujo de dos fases, pastas ó fluidos no newtonianos.newtonianos.


Tipos de Tapón y AsientoTipos de Tapón y Asientop p yp p y

En las válvulas de En las válvulas de globo se consiguen globo se consiguen g gg gdiferentes curvas de diferentes curvas de control Abert ra scontrol Abert ra scontrol Abertura vs control Abertura vs Cv usando diferentes Cv usando diferentes tipos de asiento y tipos de asiento y tapón.tapón.tapón.tapón.


Ecuaciones para LíquidosEcuaciones para Líquidos

La Ecuación de Flujo Volumétrico de un líquido a La Ecuación de Flujo Volumétrico de un líquido a través de la válvula es:través de la válvula es:

Q: Flujo volumétrico, Q: Flujo volumétrico, gpmgpm.. CvCv: Coeficiente de Flujo.: Coeficiente de Flujo. NN11: Constante = 1.: Constante = 1. FFPP: Factor geométrico.: Factor geométrico.

PP11: Presión de entrada, : Presión de entrada, psiapsia.. PP22: Presión de salida, : Presión de salida, psiapsia..

FFyy: Factor de estrangulamiento : Factor de estrangulamiento ((chokedchoked flowflow).).

GGff: Gravedad específica a : Gravedad específica a temperatura de flujo respecto temperatura de flujo respecto

FFRR: Factor del : Factor del NNReRe.. al agua a 14.7 al agua a 14.7 psiapsia y 60ºF. y 60ºF.

Si Q se da en mSi Q se da en m33/h y la presión se da en bar, N/h y la presión se da en bar, N11= 0.865= 0.865


QQ y py p 11

Ecuaciones para LíquidosEcuaciones para Líquidos

La Ecuación de Flujo Másico de un líquido a través de La Ecuación de Flujo Másico de un líquido a través de la válvula es:la válvula es:

W: Flujo másico, lb/h.W: Flujo másico, lb/h. CvCv: Coeficiente de Flujo.: Coeficiente de Flujo. NN1010: Constante = 500.: Constante = 500. FFPP: Factor geométrico.: Factor geométrico.

PP11: Presión de entrada, : Presión de entrada, psiapsia.. PP22: Presión de salida, : Presión de salida, psiapsia..

FFyy: Factor de estrangulamiento : Factor de estrangulamiento ((chokedchoked flowflow).).

GGff: Gravedad específica a : Gravedad específica a temperatura de flujo respecto temperatura de flujo respecto

FFRR: Factor del : Factor del NNReRe.. al agua a 14.7 al agua a 14.7 psiapsia y 60ºF. y 60ºF.

Si W se da en kg/h y la presión se da en bar NSi W se da en kg/h y la presión se da en bar N = 865= 865


Si W se da en kg/h y la presión se da en bar, NSi W se da en kg/h y la presión se da en bar, N1010= 865= 865

Ecuaciones para gas ó vaporEcuaciones para gas ó vapor

La Ecuación de Flujo Volumétrico de un gas ó vapor a La Ecuación de Flujo Volumétrico de un gas ó vapor a través de la válvula es:través de la válvula es:

Q: Flujo volumétrico, Q: Flujo volumétrico, scfhscfh.. x: Relación de presión.x: Relación de presión. NN77: Constante = 1360.: Constante = 1360. FFPP: Factor geométrico.: Factor geométrico.

TT11: : TempTemp. de entrada, ºR. de entrada, ºR GGgg: Gravedad específica : Gravedad específica

Y: Factor de expansión.Y: Factor de expansión. CvCv: Coeficiente de Flujo.: Coeficiente de Flujo.

respecto al aire, ambos a 14.7 respecto al aire, ambos a 14.7 psiapsia y 32ºF.y 32ºF.Z F d ibilid dZ F d ibilid d

PP11: Presión de entrada, : Presión de entrada, psiapsia.. Z: Factor de compresibilidad.Z: Factor de compresibilidad.

Si Q se da en mSi Q se da en m33/h, T/h, T11en ºK y la presión en bar, Nen ºK y la presión en bar, N77= 417= 417


QQ / ,/ , 11 y p ,y p , 77

El volumen estándar, El volumen estándar, scfscf ó mó m33, se da a 14.7 , se da a 14.7 psiapsia y 60ºF.y 60ºF.

Ecuaciones para gas ó vaporEcuaciones para gas ó vapor

La Ecuación de Flujo Másico de un gas ó vapor a través La Ecuación de Flujo Másico de un gas ó vapor a través de la válvula es:de la válvula es:

W: Flujo másico, lb/h.W: Flujo másico, lb/h. PP11: Presión de entrada, : Presión de entrada, psiapsia.. NN88: Constante = 19.3.: Constante = 19.3. FFPP: Factor geométrico.: Factor geométrico.

x: Relación de presión.x: Relación de presión. M: Peso molecular (M: Peso molecular (adimensadimens.).)

Y: Factor de expansión.Y: Factor de expansión. CvCv: Coeficiente de Flujo.: Coeficiente de Flujo.

TT11: : TempTemp. de entrada, ºR. de entrada, ºR Z: Factor de compresibilidad.Z: Factor de compresibilidad.

Si W se da en kg/h, TSi W se da en kg/h, T11en ºK y la presión se da en bar, Nen ºK y la presión se da en bar, N88= 94.8= 94.8


g/ ,g/ , 11 y p ,y p , 88

Factor GeométricoFactor Geométrico

Incluye el efecto de reducción ó aumento del diámetro Incluye el efecto de reducción ó aumento del diámetro de la tubería y otros accesorios:de la tubería y otros accesorios:

FFPP: Factor geométrico.: Factor geométrico. NN33: Constante = 1.: Constante = 1. ΣΣK: Suma de cargas de K: Suma de cargas de

velocidad.velocidad. CvCv: Coeficiente de Flujo.: Coeficiente de Flujo. d: Diámetro nominal de la d: Diámetro nominal de la

NN22: Constante = 890.: Constante = 890. válvula.válvula.

Si d se da en mm, NSi d se da en mm, N22= 0.00214 y N= 0.00214 y N33= 645= 645 Si los diámetros de entrada y salida son iguales y los accesorios Si los diámetros de entrada y salida son iguales y los accesorios


ggen ambos lados de la válvula son iguales, Fen ambos lados de la válvula son iguales, FPP= 1.= 1.

Cargas de VelocidadCargas de Velocidad

Suma el efecto de las cargas de velocidad por efecto de Suma el efecto de las cargas de velocidad por efecto de variación de diámetros:variación de diámetros:

ΣΣK: Suma de cargas de K: Suma de cargas de l id dl id d

KKB1B1: Coeficiente de entrada.: Coeficiente de entrada.velocidad.velocidad.

KK11: Cargas aguas arriba.: Cargas aguas arriba. KKB2B2: Coeficiente de salida.: Coeficiente de salida. d: d: DiámDiám. nominal de la válvula.. nominal de la válvula.

KK22: Cargas aguas abajo.: Cargas aguas abajo. D: D: DiámDiám. interno de la tubería.. interno de la tubería. Si los accesorios de entrada y salida son iguales, KSi los accesorios de entrada y salida son iguales, KB1B1= K= KB2B2.. Sin valores experimentales de los K , se les puede estimar con:Sin valores experimentales de los K , se les puede estimar con:


Factor de Presión CríticaFactor de Presión Crítica

Razón entre la presión de la vena contracta en flujo Razón entre la presión de la vena contracta en flujo estrangulado y la presión de vapor de entrada.estrangulado y la presión de vapor de entrada.

FFFF: Factor de Presión Crítica.: Factor de Presión Crítica. PvPv: Presión de vapor a la : Presión de vapor a la TT d fl jd fl j PcPc: Presión Crítica, : Presión Crítica, psiapsia.. TempTemp. de flujo.. de flujo.

El cálculo es aplicable si no hay datos experimentales. La El cálculo es aplicable si no hay datos experimentales. La p y pp y pecuación se deriva de la gráfica siguiente:ecuación se deriva de la gráfica siguiente:


Factor de Flujo EstranguladoFactor de Flujo Estrangulado

Considera el efecto de que la presión baje a la presión Considera el efecto de que la presión baje a la presión de vaporización en líquidos.de vaporización en líquidos.

FFyy: Factor de flujo : Factor de flujo l dl d

presión.presión.estrangulado.estrangulado.

FFLPLP: Factor combinado de : Factor combinado de t í ió dt í ió d

FFFF: factor de presión crítica.: factor de presión crítica. PvPv: Presión de vapor a la : Presión de vapor a la

geometría y recuperación de geometría y recuperación de TempTemp. de flujo.. de flujo.

Debe evitarse la vaporización (Debe evitarse la vaporización (flashingflashing) dentro la válvula En ese) dentro la válvula En ese Debe evitarse la vaporización (Debe evitarse la vaporización (flashingflashing) dentro la válvula. En ese ) dentro la válvula. En ese caso sin vaporización, caso sin vaporización, FFyy= 1.= 1.

Si es inevitable ver estimación de FSi es inevitable ver estimación de FLPLP en S75 01 (en S75 01 (sgtesgte))


Si es inevitable, ver estimación de FSi es inevitable, ver estimación de FLPLP en S75.01 (en S75.01 (sgtesgte).).

Factor CombinadoFactor Combinado

Debe ser obtenido en el banco de pruebas si se requiere Debe ser obtenido en el banco de pruebas si se requiere error menor a error menor a ±±5% (S75.02).5% (S75.02).

FFLPLP: Factor combinado de : Factor combinado de í ió dí ió d

ΔPΔPTT: Caída de presión máxima : Caída de presión máxima é d l ál lé d l ál lgeometría y recuperación de geometría y recuperación de

presión.presión. CC C fi i t d fl jC fi i t d fl j

a través de la válvula.a través de la válvula. FFLL: factor de recuperación de : factor de recuperación de

ió lí idió lí id CvCv: Coeficiente de flujo.: Coeficiente de flujo. d: d: diámdiám. nominal de la . nominal de la valvvalv..

presión en líquidos.presión en líquidos.

Si no hay reductores ni otros accesorios, FSi no hay reductores ni otros accesorios, FLPLP= F= FLL..


Flujo y Presión MáximaFlujo y Presión Máxima Si existe flujo estrangulado (con Si existe flujo estrangulado (con flashingflashing) se calcula el ) se calcula el

flujo y la presión máxima con:flujo y la presión máxima con:flujo y la presión máxima con:flujo y la presión máxima con:

ΔPΔPTT: Caída de presión máxima : Caída de presión máxima é d l ál lé d l ál l

FFLPLP: Factor combinado de : Factor combinado de íí d iód ióa través de la válvula.a través de la válvula.

FFLL: factor de recuperación de : factor de recuperación de ió lí idió lí id

geometría y geometría y recuprecup. de presión.. de presión. PvPv: Presión de vapor, : Presión de vapor, psiapsia..

presión en líquidos.presión en líquidos. FFFF: factor de pres. crítica : factor de pres. crítica psiapsia

El flujo aumenta al aumentar ΔP, sin embargo existe un límite en El flujo aumenta al aumentar ΔP, sin embargo existe un límite en el cual el aumento de ΔP no incrementa el flujo. Ese se llama el cual el aumento de ΔP no incrementa el flujo. Ese se llama flujo estrangulado ó flujo estrangulado ó chokedchoked..


El valor de FEl valor de FLL es suministrado por el fabricante.es suministrado por el fabricante.

Flujo y Presión MáximaFlujo y Presión Máxima Ejemplos de FEjemplos de FLL suministrados por fabricantes:suministrados por fabricantes:


Factor del Número de ReynoldsFactor del Número de Reynolds Considera el efecto del flujo no Considera el efecto del flujo no

turbulentoturbulentoturbulento.turbulento.

ReRe :: NNRR de la válvulade la válvula FFLPLP: Factor combinado de: Factor combinado de ReRevv: : NNReRe de la válvula.de la válvula. NN44: : CteCte= 17300= 17300 ν: viscosidad cinemáticaν: viscosidad cinemática cStcSt

FFLPLP: Factor combinado de : Factor combinado de geometría y recuperación de geometría y recuperación de presión.presión.

ν: viscosidad cinemática, ν: viscosidad cinemática, cStcSt.. FdFd: factor de flujo laminar : factor de flujo laminar

dado por fabricante.dado por fabricante.

D: ID de la tubería inD: ID de la tubería in CvCv: Coeficiente de flujo.: Coeficiente de flujo.dado por fabricante.dado por fabricante. jj

El flujo normal en los procesos es turbulento, así FEl flujo normal en los procesos es turbulento, así FRR= 1.= 1. Si es inevitable que sea laminar ver estimación de FSi es inevitable que sea laminar ver estimación de FLPLP en S75 01en S75 01


Si es inevitable que sea laminar, ver estimación de FSi es inevitable que sea laminar, ver estimación de FLP LP en S75.01.en S75.01.

Relación de PresiónRelación de Presión Se usa en cálculos para gases y vapores.Se usa en cálculos para gases y vapores.

x: Relación de presión.x: Relación de presión. P1: Presión de entrada, P1: Presión de entrada, psiapsia.. P2: Presión de salida, P2: Presión de salida, psiapsia


Factor de ExpansiónFactor de Expansión Toma en cuenta el cambio del volumen del gas ó vapor Toma en cuenta el cambio del volumen del gas ó vapor

al cambiar la presión:al cambiar la presión:al cambiar la presión:al cambiar la presión:

Factor de expansión.Factor de expansión. xxTT: Factor de caída de presión.: Factor de caída de presión. x: Relación de presión.x: Relación de presión. FFkk: Factor de compresión : Factor de compresión

k: Relación de calores k: Relación de calores específicos, específicos, CvCv/Cp./Cp.

adiabática.adiabática.

En el flujo de gas ó vapor, x < En el flujo de gas ó vapor, x < FFkkxxTT ó de otro modo se alcanza la ó de otro modo se alcanza la velocidad sónica (velocidad sónica (chokedflowchokedflow).).

Para Aire, k = 1.4; para Vapor de Agua, k = 1.31Para Aire, k = 1.4; para Vapor de Agua, k = 1.31


Factor de Caída de PresiónFactor de Caída de Presión Si con PSi con P11 constante se reduce sucesivamente Pconstante se reduce sucesivamente P22, el flujo , el flujo

llega a un máximo cuando x =llega a un máximo cuando x = FFkkxxTTllega a un máximo cuando x = llega a un máximo cuando x = FFkkxxTT.. xxTT es suministrado por el fabricante.es suministrado por el fabricante.


Factor de Caída de PresiónFactor de Caída de Presión


Cálculo SimplificadoCálculo Simplificadopp

L i i l í i dL i i l í i d 0.865 PQ Cv Líquidos

La principal característica de La principal característica de las válvulas de control es su las válvulas de control es su Coeficiente de Flujo ó Cv.Coeficiente de Flujo ó Cv.

f

QG

1PW TCv

Líquidos

Gases El Cv es el flujo volumétrico El Cv es el flujo volumétrico

cuando la diferencia de cuando la diferencia de presión a través de la válvulapresión a través de la válvula

194.8Cv

PY M P

1VWCv

Gases

Vapor de Aguapresión a través de la válvula presión a través de la válvula es 1 psi.es 1 psi.

El valor de Cv puede El valor de Cv puede l l f ió d ll l f ió d l

27.3Cv

Y P

Vapor de Agua

3 3/ / /Q m h W kg h P bar V m kg calcularse en función de las calcularse en función de las características del fluído características del fluído (líquidos, gases ó vapores), el (líquidos, gases ó vapores), el

1 1/ , / , , /

º , / , , [ ]f

Q m h W kg h P bar V m kg

T K M kg kmol Y G

( q g p )( q g p )tipo de válvula, tamaño y tipo de válvula, tamaño y características e la tubería, y características e la tubería, y velocidad del flujo.velocidad del flujo.


jj

Selección de la VálvulaSelección de la Válvula Una vez obtenido el Una vez obtenido el CvCv, se , se escojeescoje de los catálogos de de los catálogos de

fabricantes una válvula que tenga por lo menos un valorfabricantes una válvula que tenga por lo menos un valorfabricantes una válvula que tenga por lo menos un valor fabricantes una válvula que tenga por lo menos un valor ligeramente mayor.ligeramente mayor.


Carta de SelecciónCarta de Selección


Ejemplo 1Ejemplo 1 Seleccionar una válvula para agua a 150 Seleccionar una válvula para agua a 150 psigpsig y 193ºF, y 193ºF,

con 10con 10 psigpsig de ΔP flujo 50de ΔP flujo 50 gpmgpm La tubería es de 1”La tubería es de 1” con 10 con 10 psigpsig de ΔP, flujo 50 de ΔP, flujo 50 gpmgpm. La tubería es de 1 . La tubería es de 1 ND. ND. GGff= 1.= 1.

S l ióS l ióSoluciónSolución Usando la Usando la ecec. Básica:. Básica:

De la carta de selección anterior se ve que para 1” el De la carta de selección anterior se ve que para 1” el CvCvq pq pcalculado requiere 74% abertura.calculado requiere 74% abertura.

FFLL22= 0.65, = 0.65, PvPv= 10 = 10 psiapsia, F, FFF= 0.96= 0.96--0.28(10/3206)0.28(10/3206)1/21/2=0.95.=0.95.

ΔP < ΔPΔP < ΔP el cálculo es correctoel cálculo es correcto


ΔP < ΔPΔP < ΔPTT, el cálculo es correcto., el cálculo es correcto.

Ejemplo 2Ejemplo 2 Seleccionar una válvula para cloro líquido a 125 Seleccionar una válvula para cloro líquido a 125 psigpsig y y

60ºF con 7560ºF con 75 psigpsig de ΔP flujo 150de ΔP flujo 150 gpmgpm La tubería esLa tubería es60 F, con 75 60 F, con 75 psigpsig de ΔP, flujo 150 de ΔP, flujo 150 gpmgpm. La tubería es . La tubería es de 3” de 3” ND. ND. GGff= 1.42= 1.42

S l ióS l ióSoluciónSolución Usando la Usando la ecec. Básica:. Básica:

De la carta de selección anterior se ve que para 2” el De la carta de selección anterior se ve que para 2” el CvCvq pq pcalculado requiere 60% abertura.calculado requiere 60% abertura.

FFLL22= 0.86, = 0.86, PvPv= 100 = 100 psiapsia, F, FFF= 0.96= 0.96--0.28(100/1119)0.28(100/1119)1/21/2=0.87.=0.87.

ΔP > ΔPΔP > ΔP debe usarsedebe usarse


ΔP > ΔPΔP > ΔPT,T, debe usarse.debe usarse.

Ejemplo 3Ejemplo 3 Dimensionar una válvula globo para 9600 lb/h de Dimensionar una válvula globo para 9600 lb/h de

vapor saturado de 120vapor saturado de 120 psigpsig con 10con 10 psigpsig de ΔPde ΔPvapor saturado de 120 vapor saturado de 120 psigpsig con 10 con 10 psigpsig de ΔP.de ΔP.SoluciónSolución

dd W Usando la Usando la ecec. Básica:. Básica:1

1

19.3 P

WCvx MF Y PT Z

PP11 = 134.7 = 134.7 psiapsia; T; T11 = 808.5ºR; k = 1.31; M = 18; Z = 0.99; = 808.5ºR; k = 1.31; M = 18; Z = 0.99; asumimos Fasumimos FPP = 1; del fabricante X= 1; del fabricante XTT = 0.7.= 0.7.

1

(120 14 7) (110 14 7) 0 0742(120 14.7) (110 14.7) 0.0742120 14.7

x

0.07421 0.9621.313 0.71.4

Y 9600 9 39Cv

De las tablas del fabricante usar el modelo G110 de 2”De las tablas del fabricante usar el modelo G110 de 2” yy

9.390.0742 1819.3 1 0.962 134.7808.5 0.99

Cv


De las tablas del fabricante, usar el modelo G110 de 2 De las tablas del fabricante, usar el modelo G110 de 2 y y ~~50.5% 50.5% abertabert.. Se podría ajustar el cálculo para FSe podría ajustar el cálculo para FPP e Y (ver e Y (ver sgtesgte).).

Ejemplo 3Ejemplo 3


Ejemplo 3Ejemplo 3 Seleccionar una válvula para Kerosene a 75 Seleccionar una válvula para Kerosene a 75 psigpsig y 80ºC, y 80ºC,

con 20con 20 psigpsig de ΔP flujo 550de ΔP flujo 550 gpmgpm La tubería es de 8”La tubería es de 8” con 20 con 20 psigpsig de ΔP, flujo 550 de ΔP, flujo 550 gpmgpm. La tubería es de 8 . La tubería es de 8 ND. ND. GGff= 0.705= 0.705

S l ióS l ióSoluciónSolución Usando la Usando la ecec. Básica:. Básica: 550 103.26

20QCv

P

De la carta de selección anterior se puede obtener un De la carta de selección anterior se puede obtener un CvCv de de

200.705f

PG

pp104.39 usando 6” con abertura de 50% en la tubería 8”.104.39 usando 6” con abertura de 50% en la tubería 8”.

FFLL22= 0.93, = 0.93, PvPv= 2.5 = 2.5 psiapsia, F, FFF= 0.96= 0.96--0.28(2.5/1119)0.28(2.5/1119)1/21/2=0.87.=0.87.

ΔP > ΔPΔP > ΔP debe usarsedebe usarse

Corregir


ΔP > ΔPΔP > ΔPT,T, debe usarse.debe usarse.

DIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTO DIMENSIONAMIENTO DEL ACTUADORDEL ACTUADOR




Dimensionamiento del ActuadorDimensionamiento del Actuador

Muchos fabricantes suministran sus válvulas completas, Muchos fabricantes suministran sus válvulas completas, Muchos ab ica tes su i ist a sus vá vu as co p etas,Muchos ab ica tes su i ist a sus vá vu as co p etas,incluídoincluído el actuador y el actuador y posicionadorposicionador, sin embargo es , sin embargo es necesario asegurar que ambos son adecuados para la necesario asegurar que ambos son adecuados para la c s o s g q bos so d c dos pc s o s g q bos so d c dos pfunción requerida.función requerida.

Algunos fabricantes suministran válvulas y actuadoresAlgunos fabricantes suministran válvulas y actuadores Algunos fabricantes suministran válvulas y actuadores Algunos fabricantes suministran válvulas y actuadores por separado, en diferentes modelos, para combinar por separado, en diferentes modelos, para combinar adecuadamente ambos elementosadecuadamente ambos elementosadecuadamente ambos elementos.adecuadamente ambos elementos.



Cada válvula tiene una fuerza requerida para la acción Cada válvula tiene una fuerza requerida para la acción Cada vá vu a tie e u a ue za eque ida pa a a accióCada vá vu a tie e u a ue za eque ida pa a a accióde abrir y cerrar. El actuador elegido debe proveer de abrir y cerrar. El actuador elegido debe proveer dicha fuerza.dicha fuerza.d c .d c .

En el caso de válvulas rotatorias se requiere aplicar un En el caso de válvulas rotatorias se requiere aplicar un torque que provea el girotorque que provea el girotorque que provea el giro.torque que provea el giro.



El Actuador debe vencer las siguientes fuerzas:El Actuador debe vencer las siguientes fuerzas:E ctuado debe ve ce as siguie tes ue zas:E ctuado debe ve ce as siguie tes ue zas: Fuerza para vencer la presión y el desbalance estático sobre el Fuerza para vencer la presión y el desbalance estático sobre el

asiento.asiento. Fuerza para ajustar el asiento y dar hermeticidad.Fuerza para ajustar el asiento y dar hermeticidad. Fuerza para vencer la fricción del empaque sobre el vástago.Fuerza para vencer la fricción del empaque sobre el vástago.p p q gp p q g Fuerzas adicionales que puedan haber.Fuerzas adicionales que puedan haber.


Desbalance estáticoDesbalance estático

Se requiere diferente fuerza para abrir que Se requiere diferente fuerza para abrir que Se equie e di e e te ue za pa a ab i queSe equie e di e e te ue za pa a ab i quepara cerrar en válvula de asiento simple.para cerrar en válvula de asiento simple.

Si el desbalance es muy grande debe usarseSi el desbalance es muy grande debe usarse Si el desbalance es muy grande debe usarse Si el desbalance es muy grande debe usarse válvula de doble asiento.válvula de doble asiento.


Fuerza para ajustar tapónFuerza para ajustar tapón

Para lograr hermeticidad se recomienda Para lograr hermeticidad se recomienda Pa a og a he eticidad se eco ie daPa a og a he eticidad se eco ie dauna fuerza de asiento dada para cada una fuerza de asiento dada para cada clase de cierre.clase de cierre.c s d c .c s d c .


Fricción del EmpaqueFricción del Empaque

Se determina por el tamaño del Se determina por el tamaño del Se dete i a po e ta a o deSe dete i a po e ta a o devástago, tipo de empaque y vástago, tipo de empaque y carga sobre él aplicada por los carga sobre él aplicada por los c g sob p c d po osc g sob p c d po ospernos.pernos.

La fricción no es repetitiva y vaLa fricción no es repetitiva y va La fricción no es repetitiva y va La fricción no es repetitiva y va cambiando con el tiempo.cambiando con el tiempo.

L t bl t d i di lL t bl t d i di l La tabla mostrada indica valores La tabla mostrada indica valores de fricción típicos, dados por los de fricción típicos, dados por los f b i t ( lb/i )f b i t ( lb/i )fabricantes(en lb/in).fabricantes(en lb/in).


Fricción del EmpaqueFricción del Empaque

Otras fuerzas que pueden existir incluyen:Otras fuerzas que pueden existir incluyen:Ot as ue zas que puede e isti i c uye :Ot as ue zas que puede e isti i c uye : Rigidez del resorte.Rigidez del resorte.

F i ió d l ll á iF i ió d l ll á i Fricción de los sellos mecánicos.Fricción de los sellos mecánicos. Fricción entre metales, en caso de válvulas Fricción entre metales, en caso de válvulas firefire--titetite.. Generalmente el fabricante establece las fuerzas Generalmente el fabricante establece las fuerzas

adicionales que requieren sus válvulas. El usuario debe adicionales que requieren sus válvulas. El usuario debe determinar las fuerzas dinámicas producidas por la determinar las fuerzas dinámicas producidas por la presión y la operación.presión y la operación.


EjemploEjemplo

Se requiere 275 Se requiere 275 lbflbf. para cerrar una válvula. Se ofrece . para cerrar una válvula. Se ofrece Se equie e 75Se equie e 75 bb . pa a ce a u a vá vu a. Se o ece. pa a ce a u a vá vu a. Se o ececomo opción un actuador de 100 incomo opción un actuador de 100 in22 con ajuste en con ajuste en banco de 6banco de 6--15 15 psigpsig para operar en planta a 3para operar en planta a 3--15 15 psigpsig..b co d 6b co d 6 55 ps gps g p op p 3p op p 3 55 ps gps g..

La La precompresiónprecompresión es la diferencia entre el ajuste de es la diferencia entre el ajuste de banco bajo (6banco bajo (6 psigpsig) y el inicio del rango de operación(3) y el inicio del rango de operación(3banco bajo (6 banco bajo (6 psigpsig) y el inicio del rango de operación(3 ) y el inicio del rango de operación(3 psigpsig).).

E t 3E t 3 ii d b i ld b i l ióió Estos 3 Estos 3 psigpsig deben servir para vencer la deben servir para vencer la precompresiónprecompresióny cerrar la válvula: 3 y cerrar la válvula: 3 psigpsig X 100 X 100 sqsq. in. = 300 . in. = 300 lbflbf..

La fuerza excede la necesaria, por tanto el actuador es La fuerza excede la necesaria, por tanto el actuador es adecuado.adecuado.


Actuadores RotatoriosActuadores Rotatorios

Se empieza con la selección de la válvula en base a su Se empieza con la selección de la válvula en base a su Se e pieza co a se ecció de a vá vu a e base a suSe e pieza co a se ecció de a vá vu a e base a suCvCv, materiales, asiento, empaque, sellos, etc., materiales, asiento, empaque, sellos, etc.

El fabricante provee el torque requerido para suEl fabricante provee el torque requerido para su El fabricante provee el torque requerido para su El fabricante provee el torque requerido para su válvula. válvula.


Actuadores RotatoriosActuadores Rotatorios

Se elije el tipo y modelo del actuador.Se elije el tipo y modelo del actuador.Se e ije e tipo y ode o de actuado .Se e ije e tipo y ode o de actuado . Luego se selecciona el actuador que provea el torque Luego se selecciona el actuador que provea el torque

mínimo requerido para la operaciónmínimo requerido para la operaciónmínimo requerido para la operación. mínimo requerido para la operación.


CARACTERÍSTICAS DE LACARACTERÍSTICAS DE LACARACTERÍSTICAS DE LA CARACTERÍSTICAS DE LA VÁLVULA INSTALADAVÁLVULA INSTALADA




Cálculo del Cv requeridoCálculo del Cv requeridoqq El flujo a través de la válvula El flujo a través de la válvula

instalada depende de la caídainstalada depende de la caídaP a min

instalada depende de la caída instalada depende de la caída de presión de todos los de presión de todos los componentes en la tubería y de componentes en la tubería y de

P a maxflujo

flujo

p yp yla curva de la bomba.la curva de la bomba.

El El CvCv se calcula a máximo flujo se calcula a máximo flujo jjy mínima caída de presión y mínima caída de presión (máximo (máximo CvCv) y a mínimo flujo ) y a mínimo flujo

á i íd d ióá i íd d ióy máxima caída de presión y máxima caída de presión (mínimo (mínimo CvCv).).

La relación entre el máximo yLa relación entre el máximo y La relación entre el máximo y La relación entre el máximo y mínimo requeridos es la mínimo requeridos es la RangeabilidadRangeabilidad..


gg

Cálculo del Cálculo del CvCv requeridorequeridoqq La carga total del sistema La carga total del sistema

incluye caídas de presiónincluye caídas de presiónincluye caídas de presión incluye caídas de presión dinámicas por componentes dinámicas por componentes fijos, más la carga de elevación fijos, más la carga de elevación j , gj , gy la carga de presión estática.y la carga de presión estática.

La válvula absorbe la diferencia La válvula absorbe la diferencia entre la carga que produce la entre la carga que produce la bomba y la carga total del bomba y la carga total del iisistema.sistema.

Como regla, la válvula debe tomar entre 30 y 50% de la caída total Como regla, la válvula debe tomar entre 30 y 50% de la caída total d l i t á i fl j N d l 10%d l i t á i fl j N d l 10%del sistema a máximo flujo. Nunca menos del 10%.del sistema a máximo flujo. Nunca menos del 10%.

En general, la válvula de control no debe operar por mucho En general, la válvula de control no debe operar por mucho tiempo a menos del 10% de aberturatiempo a menos del 10% de abertura


tiempo a menos del 10% de aberturatiempo a menos del 10% de abertura

Método Método TwoTwo--KK


RangeabilidadRangeabilidad

La La RangeabilidadRangeabilidad de la válvula se define como:de la válvula se define como:

Las válvulas de curva lineal tienen Las válvulas de curva lineal tienen rangeabilidadesrangeabilidades entre entre 5 y 15.5 y 15.yy

El uso de válvulas de igual porcentaje permiten El uso de válvulas de igual porcentaje permiten rangeabilidadesrangeabilidades entre 15 y 120.entre 15 y 120.rangeabilidadesrangeabilidades entre 15 y 120.entre 15 y 120.

Las válvulas de globo tienen Las válvulas de globo tienen rangeabilidadesrangeabilidades usuales de usuales de 88 10 para curva lineal y entre 2010 para curva lineal y entre 20 50 para50 para isoporcentualisoporcentual88--10 para curva lineal y entre 2010 para curva lineal y entre 20--50 para 50 para isoporcentualisoporcentual..

Las válvulas de bola y mariposa tienen Las válvulas de bola y mariposa tienen rangeabilidadesrangeabilidadesd 6d 6 10 (li l) 2010 (li l) 20 35 (35 (ii ))


de 6de 6--10 (lineal) y 2010 (lineal) y 20--35 (35 (isopisop).).

Clasificación de FugasClasificación de Fugas

Una válvula de control no opera cerrada ó 100% abierta. Su Una válvula de control no opera cerrada ó 100% abierta. Su función no es bloquear elfunción no es bloquear el fluídofluído por ello no requiere hermeticidadpor ello no requiere hermeticidadfunción no es bloquear el función no es bloquear el fluídofluído por ello no requiere hermeticidad.por ello no requiere hermeticidad.

La hermeticidad se establece por su Clasificación de Fugas, según La hermeticidad se establece por su Clasificación de Fugas, según el estándar B16.104el estándar B16.104--1976.1976.


Cavitación y Vaporización SúbitaCavitación y Vaporización Súbitay py p La vaporización súbita (La vaporización súbita (flashflash) se ) se

produce cuando al pasar por laproduce cuando al pasar por laproduce cuando al pasar por la produce cuando al pasar por la válvula la presión se reduce por válvula la presión se reduce por debajo de la presión de vapor debajo de la presión de vapor j p pj p pdel líquido a la temperatura de del líquido a la temperatura de flujo.flujo.

La vaporización produce La vaporización produce burbujas que generan burbujas que generan ib ió ió l ál lib ió ió l ál lvibración, erosión en la válvula vibración, erosión en la válvula

y ruido.y ruido.


Cavitación y Vaporización SúbitaCavitación y Vaporización Súbita


Cavitación y Vaporización SúbitaCavitación y Vaporización Súbitay py p Una forma de evitar la Una forma de evitar la

vaporización es reducir lavaporización es reducir lavaporización es reducir la vaporización es reducir la disminución de presión.disminución de presión.

El uso de válvulas tipo QEl uso de válvulas tipo Q El uso de válvulas tipo Q El uso de válvulas tipo Q reduce la vaporización al hacer reduce la vaporización al hacer más suave la bajada de presión.más suave la bajada de presión.j pj p

Al mismo tiempo se reduce la Al mismo tiempo se reduce la vibración y el ruido.vibración y el ruido.


RuidoRuido

En una válvula angular, un flujo alto produce gran En una válvula angular, un flujo alto produce gran id d l i ió ó l fl j d /id d l i ió ó l fl j d /ruido cuando la vaporización ó el flujo de gas/vapor se ruido cuando la vaporización ó el flujo de gas/vapor se

fuerza a velocidades supersónicas.fuerza a velocidades supersónicas. La reducción gradual de presión reduce el efecto.La reducción gradual de presión reduce el efecto.


RuidoRuido

Dos formas de reducir el ruido en válvulas de globo.Dos formas de reducir el ruido en válvulas de globo.


RuidoRuido

Se aprecia mejor el efecto en un diagrama HSe aprecia mejor el efecto en un diagrama H--S.S.


RuidoRuido

El ruido y la vibración pueden El ruido y la vibración pueden producirse también en el flujoproducirse también en el flujoproducirse también en el flujo producirse también en el flujo de gases y vapores cuando su de gases y vapores cuando su velocidad llega a la del sonido.velocidad llega a la del sonido.gg

El flujo supersónico genera El flujo supersónico genera ondas de choque que pueden ondas de choque que pueden q q pq q pllegar a dañar la válvula y la llegar a dañar la válvula y la estructura aguas abajo.estructura aguas abajo.


RuidoRuido

Hay una variedad de opciones para generar una Hay una variedad de opciones para generar una d ió d l l id d ld ió d l l id d lreducción suave de la velocidad tras la vena contracta.reducción suave de la velocidad tras la vena contracta.


HOJAS DE HOJAS DE ESPECIFICACIÓN DEESPECIFICACIÓN DEESPECIFICACIÓN DE ESPECIFICACIÓN DE

VÁLVULASVÁLVULASVÁLVULASVÁLVULAS




Hojas de especificaciónHojas de especificación

ISA mediante el estándar ISA mediante el estándar ISAISA TR20 00 01TR20 00 01 20012001ISAISA——TR20.00.01TR20.00.01——2001 2001 sugiere el uso de formatos sugiere el uso de formatos estandarizados para la estandarizados para la ppespecificación de válvulas especificación de válvulas (20C1001, 20C2001, 20C2002, (20C1001, 20C2001, 20C2002, 20C2011, 20C2012).20C2011, 20C2012).

Se incluyen: dimensiones, Se incluyen: dimensiones, CvCv, , i i l di i l dtipo, materiales, actuador, tipo, materiales, actuador,

accesorios, servicio, necesarias accesorios, servicio, necesarias para solicitar la compra y lapara solicitar la compra y lapara solicitar la compra y la para solicitar la compra y la comunicación con el comunicación con el proveedor sin error.proveedor sin error.



Datos administrativos y de servicioDatos administrativos y de servicio



Datos de Proceso y cálculos.Datos de Proceso y cálculos.



Materiales y aprobaciones.Materiales y aprobaciones.


Hojas de especificaciónHojas de especificaciónD ll d ióD ll d ió Detalles de construcción.Detalles de construcción.


Hojas de especificaciónHojas de especificaciónC í i d iC í i d i Características de accesorios.Características de accesorios.


VÁLVULAS DE SEGURIDADVÁLVULAS DE SEGURIDADVÁLVULAS DE SEGURIDADVÁLVULAS DE SEGURIDAD




Válvulas de Seguridad y AlivioVálvulas de Seguridad y Alivio Su función específica es la de operar automáticamente ante una Su función específica es la de operar automáticamente ante una

sobrepresión para ventear elsobrepresión para ventear el fluídoyfluídoy aliviar la presiónaliviar la presiónsobrepresión para ventear el sobrepresión para ventear el fluídoyfluídoy aliviar la presión.aliviar la presión. Válvula de Alivio: ante una sobrepresión, abre gradualmente, Válvula de Alivio: ante una sobrepresión, abre gradualmente,

permite el desfogue y cierra gradualmente conforme la presión sepermite el desfogue y cierra gradualmente conforme la presión sepermite el desfogue y cierra gradualmente conforme la presión se permite el desfogue y cierra gradualmente conforme la presión se reduce, permitiendo que el proceso reduce, permitiendo que el proceso continuesincontinuesin interrupción.interrupción.

Válvula de Seguridad: ante una sobre presión, abre Válvula de Seguridad: ante una sobre presión, abre Vá v a de Seg dad: a te a sob e p es ó , ab eVá v a de Seg dad: a te a sob e p es ó , ab ecompletamente para desfogar y reducir la presión totalmente. completamente para desfogar y reducir la presión totalmente. Luego que la presión se reduce la válvula queda abierta y el Luego que la presión se reduce la válvula queda abierta y el proceso debe detenerse por efecto de la emergencia.proceso debe detenerse por efecto de la emergencia.

Válvula de Seguridad y Alivio: dentro de un rango razonable Válvula de Seguridad y Alivio: dentro de un rango razonable ú ál l d li i did i ió úú ál l d li i did i ió úactúa como válvula de alivio, excedida cierta presión actúa como actúa como válvula de alivio, excedida cierta presión actúa como

válvula de seguridad.válvula de seguridad.


Válvulas de Seguridad y AlivioVálvulas de Seguridad y Alivio

Las definiciones y características de acción son definidas Las definiciones y características de acción son definidas l á d d ASME “B il dl á d d ASME “B il d PP V lV lpor el estándar de ASME “Boiler and por el estándar de ASME “Boiler and PressurePressure VesselVessel

CodeCode” y API RP” y API RP--520 “520 “RecomendedRecomended PracticePractice forfor designdesigndd i ll ii ll i ff PP R li iR li i SS iiand and installationinstallation of of PressurePressure RelievingRelieving SystemsSystems in in

RefineriesRefineries”.”.



Consisten en válvulas Consisten en válvulas l il iangulares con ingreso angulares con ingreso

inferior y salida lateral.inferior y salida lateral. Un resorte aplica fuerza Un resorte aplica fuerza

sobre un tapón contra el sobre un tapón contra el asiento, de modo que asiento, de modo que inicia la abertura con una inicia la abertura con una presión 10% mayor a la presión 10% mayor a la presión de operación presión de operación normalnormal



La figura muestra los niveles de presión en líquidos:La figura muestra los niveles de presión en líquidos:



La figura muestra los niveles de presión en gas y vapor:La figura muestra los niveles de presión en gas y vapor:



Las válvulas de alivio son aplicables principalmente a Las válvulas de alivio son aplicables principalmente a lí id ó ilí id ó ilíquidos, con ó sin líquidos, con ó sin reseteoreseteo..

Las válvulas de seguridad se aplican normalmente a gases Las válvulas de seguridad se aplican normalmente a gases y vapores. Con frecuencia se usan con y vapores. Con frecuencia se usan con reseteoreseteo, con , con desfogues hacia lugares seguros,desfogues hacia lugares seguros,

Las válvulas de seguridad y alivio se usan tanto con Las válvulas de seguridad y alivio se usan tanto con líquidos como con gases y vapores.líquidos como con gases y vapores.q g y pq g y p

Cuando se usa Cuando se usa reseteoreseteo, éste ocurre a 4% debajo de la , éste ocurre a 4% debajo de la presión de ajuste de la válvula.presión de ajuste de la válvula.presión de ajuste de la válvula.presión de ajuste de la válvula.



Una válvula de seguridad se dimensiona para líquidos Una válvula de seguridad se dimensiona para líquidos l l d l á d l ifi i d d fl l d l á d l ifi i d d fcalculando el área del orificio de desfogue:calculando el área del orificio de desfogue:

A: Área del orificio, inA: Área del orificio, in22.. TempTemp. de flujo.. de flujo. Q: Flujo, Q: Flujo, gpmgpm.. S: Gravedad específica a la S: Gravedad específica a la

PPss: Presión de ajuste, psi: Presión de ajuste, psi PPbb: Presión de descarga, psi: Presión de descarga, psi

Bajo la norma ASME para depósitos a presión y calderos, no se Bajo la norma ASME para depósitos a presión y calderos, no se permite sobrepresión de 25%,por ello se afecta el cálculo por un permite sobrepresión de 25%,por ello se afecta el cálculo por un factor Kfactor KPP. En otros casos, . En otros casos, KKpp= 1.= 1.



Para gases y vapores se calcula con:Para gases y vapores se calcula con:

A: Área del orificio, inA: Área del orificio, in22.. W: Flujo lb/hW: Flujo lb/h

M: peso molecular promedio.M: peso molecular promedio. K: Coeficiente de la válvulaK: Coeficiente de la válvula W: Flujo, lb/h.W: Flujo, lb/h.

Z: Factor de Compresibilidad.Z: Factor de Compresibilidad. P: Presión de desfogueP: Presión de desfogue psiapsia

K: Coeficiente de la válvula.K: Coeficiente de la válvula. KKbb: factor de contrapresión.: factor de contrapresión. C: Función de expansiónC: Función de expansión P: Presión de desfogue, P: Presión de desfogue, psiapsia

T: Temp.de desfogue, ºRT: Temp.de desfogue, ºR C: Función de expansión C: Función de expansión

adiabática.adiabática.

K depende del fabricante. Su valor es cercano a 1. Ej. 0.975K depende del fabricante. Su valor es cercano a 1. Ej. 0.975


Válvulas de Seguridad y AlivioVálvulas de Seguridad y Alivio Calculado el orificio, se selecciona la Calculado el orificio, se selecciona la

válvula de los catálogos del fabricanteválvula de los catálogos del fabricanteválvula de los catálogos del fabricante.válvula de los catálogos del fabricante. Las figuras muestran los flujos de Las figuras muestran los flujos de

d dif id dif idescarga a diferentes presiones para descarga a diferentes presiones para orificios de diferentes áreas (abajo) y orificios de diferentes áreas (abajo) y

d l ió d ld l ió d luna carta de selección para uno de los una carta de selección para uno de los orificios (al costado).orificios (al costado).


MISCELÁNEAMISCELÁNEAMISCELÁNEAMISCELÁNEA




Materiales de ConstrucciónMateriales de Construcción Tras seleccionar el tipo de válvula y dimensionarla, es Tras seleccionar el tipo de válvula y dimensionarla, es

importante seleccionar los materiales a usar en la válvulaimportante seleccionar los materiales a usar en la válvulaimportante seleccionar los materiales a usar en la válvula.importante seleccionar los materiales a usar en la válvula. Todas las partes en contacto con el fluido deben ser de Todas las partes en contacto con el fluido deben ser de

i l i l iói l i l ió fl ídfl ídmaterial resistente a la corrosión por ese material resistente a la corrosión por ese fluídofluído.. Los fabricantes generalmente proveen listas de Los fabricantes generalmente proveen listas de

materiales recomendados para diferentes servicios, para materiales recomendados para diferentes servicios, para las condiciones del proceso.las condiciones del proceso.


Materiales de ConstrucciónMateriales de Construcción Generalmente los catálogos del fabricante proveen Generalmente los catálogos del fabricante proveen

detallada indicación de los materiales usados en susdetallada indicación de los materiales usados en susdetallada indicación de los materiales usados en sus detallada indicación de los materiales usados en sus válvulas.válvulas.


Materiales de ConstrucciónMateriales de Construcción


Materiales de ConstrucciónMateriales de Construcción Los materiales usados en las válvulas limitan el rango de Los materiales usados en las válvulas limitan el rango de

temperatura y presión operación por la resistenciatemperatura y presión operación por la resistenciatemperatura y presión operación por la resistencia temperatura y presión operación por la resistencia mecánica de los materiales.mecánica de los materiales.


Materiales de ConstrucciónMateriales de Construcción Los límites de temperatura generalmente están dados Los límites de temperatura generalmente están dados

por los asientos sellos y empaquespor los asientos sellos y empaquespor los asientos, sellos y empaques.por los asientos, sellos y empaques.


Materiales de ConstrucciónMateriales de Construcción Válvulas de uso Válvulas de uso

comúncomúncomún común disponibles en disponibles en USAUSAUSA.USA.


Materiales de ConstrucciónMateriales de Construcción Las válvulas pueden suministrarse en los mismos Las válvulas pueden suministrarse en los mismos

materiales con los que se fabrican las tuberías conmateriales con los que se fabrican las tuberías conmateriales con los que se fabrican las tuberías, con materiales con los que se fabrican las tuberías, con algunas excepciones, dependiendo del tipo y si son algunas excepciones, dependiendo del tipo y si son forjadas ó maquinadasforjadas ó maquinadasforjadas ó maquinadas.forjadas ó maquinadas.

El efecto corrosivo de las sustancias depende de su El efecto corrosivo de las sustancias depende de su ió l í d l iió l í d l iconcentración y la temperatura, así como de la presencia concentración y la temperatura, así como de la presencia

de otras sustancias, incluso como impurezas.de otras sustancias, incluso como impurezas.


Materiales de ConstrucciónMateriales de Construcción Este es un extracto de una tabla de resistencia de un Este es un extracto de una tabla de resistencia de un

fabricante A: Recomendable; B: Regular; C: Tal vezfabricante A: Recomendable; B: Regular; C: Tal vezfabricante. A: Recomendable; B: Regular; C: Tal vez fabricante. A: Recomendable; B: Regular; C: Tal vez inadecuado; D: Inadecuado.inadecuado; D: Inadecuado.


Materiales de ConstrucciónMateriales de Construcción Las válvulas que serán usadas en flujo de oxígeno Las válvulas que serán usadas en flujo de oxígeno

requiere especial cuidado y se debe advertir al fabricanterequiere especial cuidado y se debe advertir al fabricanterequiere especial cuidado y se debe advertir al fabricante requiere especial cuidado y se debe advertir al fabricante para que le de el tratamiento especial.para que le de el tratamiento especial.L ál l í d b li i dL ál l í d b li i d Las válvulas para oxígeno deben ser limpiadas Las válvulas para oxígeno deben ser limpiadas especialmente para evitar residuos de grasa, limaduras ó especialmente para evitar residuos de grasa, limaduras ó

i l i fl bl D b ll b li l i fl bl D b ll b lmateriales inflamables. Deben sellarse y embolsarse materiales inflamables. Deben sellarse y embolsarse herméticamente hasta su instalación.herméticamente hasta su instalación.

Materiales normalmente incombustibles como el acero Materiales normalmente incombustibles como el acero pueden arder vigorosamente en atmósfera de oxígeno, y pueden arder vigorosamente en atmósfera de oxígeno, y una simple partícula desprendida por corrosión puede una simple partícula desprendida por corrosión puede generar una explosión y un incendio.generar una explosión y un incendio.


Pruebas de RendimientoPruebas de Rendimiento En algunas plantas se exigen pruebas noEn algunas plantas se exigen pruebas no--destructivas del destructivas del

rendimiento de las válvulasrendimiento de las válvulasrendimiento de las válvulas.rendimiento de las válvulas. La pruebas son obligatorias en la Industria Nuclear, y La pruebas son obligatorias en la Industria Nuclear, y

id l j l l did l j l l drequeridas en algunas otras, por ejemplo la de requeridas en algunas otras, por ejemplo la de generación de energía.generación de energía.

Las pruebas corresponden a hermeticidad, presión y Las pruebas corresponden a hermeticidad, presión y temperatura de operación, integridad de soldadura, etc.temperatura de operación, integridad de soldadura, etc.

Las pruebas se detallan en el estándar ANSI B16.34Las pruebas se detallan en el estándar ANSI B16.34


Pruebas de RendimientoPruebas de Rendimiento Son importantes las pruebas de integridad de la Son importantes las pruebas de integridad de la

fabricación de la válvula en especial las de gran tamañofabricación de la válvula en especial las de gran tamañofabricación de la válvula, en especial las de gran tamaño.fabricación de la válvula, en especial las de gran tamaño. La prueba de superficie por partícula magnética consiste La prueba de superficie por partícula magnética consiste

li i i d i é ili i i d i é ien aplicar corrientes para inducir un campo magnético. en aplicar corrientes para inducir un campo magnético. Los defectos bajo la superficie distorsionan el campo.Los defectos bajo la superficie distorsionan el campo.

La prueba de líquido penetrante consiste en aplicar un La prueba de líquido penetrante consiste en aplicar un colorante disuelto en un solvente adecuado, luego se colorante disuelto en un solvente adecuado, luego se seca y se aplica un revelador que se muestra bajo la luz seca y se aplica un revelador que se muestra bajo la luz UV, revelando rajaduras ó estrías por donde se podrían UV, revelando rajaduras ó estrías por donde se podrían desarrollar fallas estructurales ó puntos de corrosión.desarrollar fallas estructurales ó puntos de corrosión.


Pruebas de RendimientoPruebas de Rendimiento La prueba de radiografía aplica rayos X ó gamma que La prueba de radiografía aplica rayos X ó gamma que

atraviesan la pieza y son absorbidos parcialmente yatraviesan la pieza y son absorbidos parcialmente yatraviesan la pieza y son absorbidos parcialmente y atraviesan la pieza y son absorbidos parcialmente y exponen una placa fotográfica. Si la pieza no tiene exponen una placa fotográfica. Si la pieza no tiene densidad uniforme la exposición no será uniformedensidad uniforme la exposición no será uniformedensidad uniforme la exposición no será uniforme.densidad uniforme la exposición no será uniforme.

La prueba de ultrasonido puede detectar irregularidades La prueba de ultrasonido puede detectar irregularidades di i id d l d fi ldi i id d l d fi ly discontinuidades en metales de grano fino, y la y discontinuidades en metales de grano fino, y la

profundidad a la que se encuentran, profundidad a la que se encuentran, correpondiendocorrepondiendo así así l é il é ia un test volumétrico.a un test volumétrico.

Las pruebas pueden detectar burbujas, cuerpos extraños, Las pruebas pueden detectar burbujas, cuerpos extraños, condensaciones, rajaduras, fallas de cristalización y otros condensaciones, rajaduras, fallas de cristalización y otros que pueden ser causan de fallas en las válvulas ó que pueden ser causan de fallas en las válvulas ó


reducción de su vida útil.reducción de su vida útil.

Control de Rango Partido Control de Rango Partido Se usa en procesos donde se requiere Se usa en procesos donde se requiere

un control muy fino y ampliaun control muy fino y ampliaun control muy fino y amplia un control muy fino y amplia RangeabilidadRangeabilidad. Para conseguirlo se . Para conseguirlo se usa una válvula de amplio rango (porusa una válvula de amplio rango (porusa una válvula de amplio rango (por usa una válvula de amplio rango (por ejemplo para 0ejemplo para 0--600 m3/h) en paralelo 600 m3/h) en paralelo con una segunda válvula de menorcon una segunda válvula de menorcon una segunda válvula de menor con una segunda válvula de menor rango (por ejemplo 0rango (por ejemplo 0--60 m3/h). La 60 m3/h). La precisión del 1precisión del 1 2% de esta válvula2% de esta válvulaprecisión del 1precisión del 1--2% de esta válvula 2% de esta válvula produce una produce una rangeabilidadrangeabilidad de 1:1000.de 1:1000.


Símbolos de IdentificaciónSímbolos de Identificación El estándar ANSI/ISAEl estándar ANSI/ISA--5.15.1--2009 “2009 “InstrumentationInstrumentation

Symbols andSymbols and IdentificationIdentification” establece los símbolos que” establece los símbolos queSymbols and Symbols and IdentificationIdentification establece los símbolos que establece los símbolos que deben usarse en un Diagrama P&ID.deben usarse en un Diagrama P&ID.


Símbolos de IdentificaciónSímbolos de Identificación Actuadores sobre las válvulas de control.Actuadores sobre las válvulas de control.


Símbolos de IdentificaciónSímbolos de Identificación Modo de acción en caso de pérdida de energía.Modo de acción en caso de pérdida de energía.


Símbolos de IdentificaciónSímbolos de Identificación

Nomenclatura.Nomenclatura.

Ejemplo de Identificación (tags):

R10-TCV-101

PREFIJOPREFIJO VARIAB EVARIAB E FUNCIÓNFUNCIÓN IDIDPREFIJOPREFIJOPor ejemplo Identifica la

VARIABLEVARIABLET: TemperaturaP: Presión

FUNCIÓNFUNCIÓNS: SensorT: Transmisor

IDIDIdentifica el dispositivo

Planta L: NivelF: FlujoA: V. Analítica

I: IndicadorC: ControladorR: Registrador

ó el lazo.


gV: Válvula

Instalación y MantenimientoInstalación y Mantenimiento

Las válvulas de control deben instalarse para facilitar el Las válvulas de control deben instalarse para facilitar el mantenimiento y prevenir acumulaciones de partículas.mantenimiento y prevenir acumulaciones de partículas.



Se deben usar válvulas de bloqueo antes y después.Se deben usar válvulas de bloqueo antes y después. En caso de válvulas roscadas deben usarse universales En caso de válvulas roscadas deben usarse universales

que permitan sacar la válvula con su tubería, así se que permitan sacar la válvula con su tubería, así se extiende la vida de la válvula.extiende la vida de la válvula.

Deben instalarse filtros antes de la válvula para reducir Deben instalarse filtros antes de la válvula para reducir pplos depósitos.los depósitos.

Las válvulas deben instalarse en lugares de fácil accesoLas válvulas deben instalarse en lugares de fácil acceso Las válvulas deben instalarse en lugares de fácil acceso Las válvulas deben instalarse en lugares de fácil acceso pues es frecuente la necesidad de ajustes y calibración de pues es frecuente la necesidad de ajustes y calibración de los componentes del control automáticolos componentes del control automáticolos componentes del control automático.los componentes del control automático.



La mayoría de las válvulas de más de 2” son bridadas. Al La mayoría de las válvulas de más de 2” son bridadas. Al instalarlas se debe evitar que la empaquetadura se muela instalarlas se debe evitar que la empaquetadura se muela y penetre la válvula.y penetre la válvula.

Si la válvula es soldada, al instalarse se debe cuidar que el Si la válvula es soldada, al instalarse se debe cuidar que el calor no llegue al interior y dañe asientos ó empaques.calor no llegue al interior y dañe asientos ó empaques.



El mantenimiento en línea se reduce al ajuste de El mantenimiento en línea se reduce al ajuste de prensaestopas y empaque. Sólo en caso de emergencia se prensaestopas y empaque. Sólo en caso de emergencia se debe intentar el cambio de empaques ó anillos.debe intentar el cambio de empaques ó anillos.

El mantenimiento normal debe hacerse en el taller, con El mantenimiento normal debe hacerse en el taller, con raras excepciones si la válvula es muy grande y pesada.raras excepciones si la válvula es muy grande y pesada.

El mantenimiento incluye reparación ó cambio de El mantenimiento incluye reparación ó cambio de asientos, sellos, empaques, limpieza de interiores, ajustes asientos, sellos, empaques, limpieza de interiores, ajustes , , p q , p , j, , p q , p , jde resortes, diafragmas, etc.de resortes, diafragmas, etc.

Antes de reponer la válvula de control se le debeAntes de reponer la válvula de control se le debe Antes de reponer la válvula de control se le debe Antes de reponer la válvula de control se le debe chequear su respuesta con señales variables.chequear su respuesta con señales variables.


FINFIN




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