Valvulas

CURSO ACTUALIZACIN DE AYUDANTES DE INGENIERO VLVULAS

INTRODUCCIN

Vlvula: dispositivo mecnico para controlar, retener, regular, o dar paso a cualquier fluido entubado.

Una vlvula es un elemento mecnico empleado por lo general en combinacin con un recipiente sometido a presin, con el objeto de suspender por completo el flujo, o bien para regular el gasto del mismo.

Existen numerosos tipos de vlvulas diseadas para cierto tipo de uso, la mala eleccin de estas puede llevar al mal funcionamiento y as acortar la vida til, lo que conlleva a un aumento excesivo de costos.

En la seleccin de la vlvula se requiere de los siguientes datos:

Tipo de fluido, material, presin, tipo de unin, temperatura, dimetro, etc.

Debido a esto al seleccionar una vlvula nos vemos en la necesidad de recurrir a catlogos para ver algunas especificaciones tcnicas como el peso, espacio disponible u otros factores para as ver si concuerda con nuestros objetivos.

TIPOS DE VALVULAS

Existe una gran variedad de vlvulas, las ms comunes son los siguientes:

Vlvulas tipo compuerta:

Es utilizada para el flujo de fluidos limpios y sin interrupcin, este tipo de vlvula no es recomendable para estrangulamiento ya que posee un disco que se alterna en el cuerpo lo que causara una erosin arruinando su funcionamiento.

En las vlvulas de compuerta el rea mxima del flujo es el rea del circulo formado por el dimetro nominal de la vlvula, debido a esto es que se recomienda el uso en posiciones extremas, o sea, completamente abierta o completamente cerrada, ya que de ser as ofrecen la mnima resistencia al paso del fluido y as su cada de presin es muy pequea.

Marcelino R. Naranjo Ramos 1 2006


Figuras de vlvulas de compuerta:

Existen diferentes tipos de vlvulas de compuerta, los que se diferencian mayormente por el tipo de disco para el cierre, como lo son: vlvula de compuerta tipo cua slida, tipo flexible, tipo abierta, vlvulas de guillotina, vlvulas de cierre rpido.

Normalmente este tipo de vlvulas son construidas en su cuerpo de latn, bronce, hierro, acero fundido. En su interior normalmente son de bronce, acero inoxidable, acero aleado, monel, cromo, estelita o molibdeno.

Dependiendo del uso que se le d a la vlvula y del tipo de fluido va a cambiar el material de construccin. Otro cambio que surge es el tipo de unin, a veces es roscada, otras para soldadura, otras es con bridas, etc.



Vlvulas de retencin (Check):

Las vlvulas de retencin se usan como medida de seguridad para evitar que el flujo retroceda en la tubera, tambin se usan para mantener la tubera llena cuando la bomba no esta funcionando automticamente.

Este tipo de vlvula de usa en serie con las de compuerta y funcionan en posicin horizontal o vertical

La presin del fluido circulante abre la vlvula; el peso del mecanismo de retencin y cualquier inversin en el flujo la cierra.

Existen distintos tipos de vlvulas de retencin y su seleccin depende de la temperatura, cada de presin que producen y la limpieza de fluido.

Ciertas vlvulas de retencin se pueden equipar con pesos externos. Esto producir el cierre rpido del disco.

Este tipo de vlvula se compone principalmente de asiento, cuerpo, disco, pasador oscilante.

Las vlvulas de retencin de bisagra constan de un disco colocado sobre el agujero de la vlvula. Cuando no hay flujo el disco permanecer contra el asiento debido a la gravedad. Notar que este tipo de vlvula es unidireccional o sea el flujo corre el un solo sentido.

Figura vlvula de retencin:



Este tipo de vlvulas se puede poner en posicin vertical como horizontal, notando que en la posicin vertical debe estar con flujo ascendente.

Las vlvulas de retencin de bisagra se fabrican con una amplia gama de materiales: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, monel, acero fundido y acero inoxidable. Los extremos pueden ser de rosca, con brida o soldados.

Un tipo especial de vlvula de retencin es la especial para vapor. Esta se utiliza en las instalaciones de calderas para evitar contracorriente de vapor.

En este tipo de vlvulas el vstago no queda conectado al disco, solo sirve para mantener el disco en el asiento. Si el vstago sube, la presin del vapor levanta el disco permitiendo el paso de vapor.

Otros tipos de vlvulas de retencin son: vlvulas de retencin tipo columpio, chapaleta o clapeta, tipo pistn, tipo bola o baln.

Figuras de vlvulas de retencin:



Vlvulas de globo:

La principal funcin de las vlvulas de globo es regular el flujo de un fluido.

Estas vlvulas regulan el fluido desde el goteo hasta el sellado hermtico. Adems siguen siendo eficientes para cualquier posicin del vstago.

Debido a que la cada de presin es bastante fuerte (en todo caso siempre controlada) se utilizan en servicios donde la vlvula de compuerta no puede.

Estas vlvulas necesitan igual espacio y pesan casi lo mismo que las vlvulas de compuerta.

Una de las caractersticas que posee esta vlvula es la construccin interna, donde posee un disco o macho cuyo movimiento se alterna dentro del cuerpo.

Se componen principalmente de volante, vstago, bonete, asientos, disco y cuerpo.

Estas vlvulas globos se construyen de variados tipos como por ejemplo:

Vlvulas de globo tipo esfrico. Vlvulas de globo tipo disco cnico. Vlvulas de globo tipo aguja. Vlvulas de globo tipo mbolo o pistn. Vlvulas de globo tipo ngulo. Vlvulas de globo tipo de pie (fondo de caldera).

Analizando algunas de las vlvulas de la lista anterior tenemos el caso de las vlvulas de globo tipo ngulo que tienen conexiones de entrada y de salida en ngulo recto.

Su empleo principal es para el servicio de estrangulacin y presenta menos resistencia al flujo que las de globo.

Los componentes de la vlvula de ngulo son los mismos que los utilizados en las vlvulas de compuerta.

La forma en ngulo recto del cuerpo elimina uso del codo porque el flujo del lado de entrada est en ngulo recto con el lado de salida, comnmente se fabrican de bronce, hierro fundido, etc.

La vlvula en Y, que son una modificacin de la vlvula de globo, tiene el conducto rectilneo de una vlvula de compuerta. El orificio para el asiento est a un ngulo de 45 con el sentido de flujo.



Por lo tanto se obtiene una trayectoria ms lisa, similar a la de vlvula de compuerta y hay menor cada de presin que en la vlvula de globo convencional; adems tiene buena capacidad de estrangulacin.

Otro caso de vlvulas que se crearon a partir de una modificacin en la vlvula de globo o que mejor dicho que es de la misma familia tenemos a la vlvula (de globo) tipo aguja.

Las vlvulas de aguja son bsicamente vlvulas de globo que tienen machos cnicos similares a agujas que ajustan con presin en sus asientos. Al abrirlas, el vstago gira y se mueve hacia afuera.

Se puede lograr estrangulacin exacta de volmenes pequeos debido al orificio variable que se forma entre el macho cnico y su asiento tambin cnico.

Por lo general se utilizan como vlvulas para instrumentos en sistemas hidrulicos, aunque no es recomendable para altas temperaturas.

Suelen ser de bronce, acero inoxidable, latn y otras aleaciones.



Vlvulas macho:

Esta vlvula al igual que la de compuerta se destina para el servicio de paso y cierre a 1/4 de vuelta. Dado que el flujo por la vlvula es suave y sin interrupcin existe poca turbulencia dentro de ella y por lo tanto la cada de presin es baja.

El macho es cnico o cilndrico y tiene un conducto por el cual circula el lquido. En la posicin abierta, la cavidad en el macho conecta los extremos de entrada y salida de la vlvula y permite flujo lineal.

Estas vlvulas son uno de los tipos ideales para manejar corrientes con alto contenido de slidos, incluso pastas aguadas muy espesas.

Hay dos tipos de vlvulas macho:

Lubricadas: cuya funcin es evitar las fugas entre la superficie del macho y el asiento en el cuerpo, y reducir la friccin durante la rotacin. Las vlvulas lubricadas se pueden utilizar para estrangulacin.

No lubricadas: donde el macho posee un revestimiento que elimina la necesidad del lubricante. Las vlvulas no lubricadas no suelen ser aptas para estrangulacin, salvo con pequeas cada de presin, por el peligro de contraccin y aplastamiento de la camisa.

Un problema pequeo con las vlvulas es accionarla despus de haber permanecido en la misma posicin un largo tiempo sin moverla.

Una caracterstica importante de la vlvula de macho es su fcil adaptacin al tipo de orificios mltiples.

Las vlvulas macho se utilizan bastante en plantas con procesos qumicos. Adems, con este tipo de vlvula se produce una baja en los costos ya que puede funcionar en numerosas instalaciones y as simplificar la inmensa cantidad de tubera.

Se le puede encontrar en una variedad amplia de materiales: los cuerpos por ejemplo son fabricados en latn, bronce, hierro fundido o maleable, aluminio, acero forjado, fundido, inoxidable, pvc, cpvc, pvdf (fluoro de polivinilideno y polipropileno). Estos ltimos son materiales termoplsticos de mucha utilidad en la industria qumica).

El macho esta fabricado en bronce, acero inoxidable, acero acabado en cromo duro, pvc.



Vlvulas de bola:

Como su nombre lo dice este tipo de vlvulas posee un macho esfrico que controla la circulacin del liquido.

Estas vlvulas son vlvulas de macho modificadas, y su uso estaba limitado debido al asentamiento de metal con metal, el que no permita el debido cierre.

Figura en corte de vlvula de bola:

Ahora producto de los avances en la fabricacin de plsticos se han sustituido los asientos metlicos por elastmeros modernos.

Consisten en un cuerpo con orificio de venturi y anillos de asientos, una bola para producir el cierre y una jaula con vstago para desplazar la bola en relacin con el orificio.



Son rpidas para operarlas, de mantenimiento fcil y su cada de presin es funcin del tamao del orificio.

La vlvula de bola est limitada a las temperaturas y presiones que permite el material del asiento. Se puede emplear para vapor, agua, aceite, gas, aire, fluidos corrosivos, pastas aguadas y materiales pulverizados secos.

Los principales componentes de estas vlvulas son el cuerpo, el asiento y la bola.

Hay dos tipos principales de cuerpos para vlvulas de bola:

Cuerpo dividido: la bola y asientos se instalan desde los extremos. Entrada superior: ac la bola y los asientos se instalan por la parte superior.

Las vlvulas de bola no requieren lubricacin y funcionan con un mnimo de torsin. Casi siempre la bola es flotante y el sello se logra con la presin de corriente hacia arriba que empuja la bola contra el anillo de asiento.



Vlvulas de mariposa:

El nombre de esta vlvula viene de la accin tipo aleta del disco regulador de flujo, el que opera en torno a un eje que esta en ngulo recto al flujo. Esta vlvula obtura y regula.

La vlvula de mariposa consiste en un disco (llamado tambin chapaleta u hoja), un cuerpo con cojinetes y empaquetadura para sello y soporte, un eje, y un disco de control de fluido.

Este tipo de vlvula es recomendada y usada especialmente en servicios donde el fluido contiene gran cantidad de slidos en suspensin, ya que por su forma es difcil que estos se acumulen en su interior entorpeciendo su funcionamiento.

Aunque estas vlvulas son excelentes utilizndolas para control de fluido, su uso ms comn es para servicio de corte y estrangulamiento cuando se manejan grandes volmenes de gases y lquidos a presiones relativamente bajas.

Para la estrangulacin el disco se mueve a una posicin intermedia, en el cual se mantiene por medio de un seguro.

Figuras de vlvulas de mariposa:

Se pueden encontrar de extremos roscados, y para tamaos mayores con bridas. Todas estas vlvulas tienen limitaciones de temperatura debido al material de asiento y el sello.


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VLVULAS

El funcionamiento bsico de las vlvulas de mariposa es sencillo pues slo requiere una rotacin de 90 del disco para abrirla por completo. Adems, son vlvulas de control muy eficientes en comparacin a las otras vlvulas de control del tipo globo ya que la velocidad de la corriente en el flujo no se pierde, porque el fluido circula en forma aerodinmica alrededor del disco.

El flujo en los asientos restringidos en las vlvulas de globo y alrededor del macho ocasiona grandes cadas de presin.

Vlvulas de diafragma:

Las vlvulas de diafragma se utilizan para el corte y estrangulacin de lquidos con gran cantidad de slidos en suspensin, adems desempean una serie de servicios importantes para el control de fluido.

Entre sus componentes principales tenemos el cuerpo, el bonete y el diafragma flexible.

Los dos tipos generales son:

Vlvulas de diafragma con cuerpo rectilneo. Vlvulas de diafragma con cuerpo tipo vertedero o Sauners.

En las vlvulas de diafragma se asla el fluido del mecanismo de operacin o sea, los fluidos no tienen contacto con las piezas de trabajo porque se producira corrosin y fallara el servicio.

Las aplicaciones de este tipo de vlvula son mayormente para presiones bajas y pastas aguadas que a la mayora de los dems equipos los corroeran y obstruiran

Cuando la vlvula se abre, se produce la elevacin del diafragma quedando ste fuera de la trayectoria de flujo y el lquido tiene un paso suave y sin obstrucciones.

Cuando se cierra la vlvula, el diafragma asienta con rigidez contra un vertedero o zona circular en el fondo de la vlvula.



Los vstagos de las vlvulas de diafragma no sufren torsin, solo poseen un movimiento hacia arriba y abajo con la ayuda del pistn de compresin, el que a su vez se puede mover con un brazo de palanca.

Su duracin depende de las presiones, temperaturas y la frecuencia de las aperturas y cierres.

Vlvulas reguladoras automticas:

Existe gran variedad, viendo algunas tenemos:

Vlvulas de venteo: este tipo de vlvula suele utilizarse en acueductos para poder desalojar el exceso de aire dentro de las tuberas, sin permitir la salida del fluido. Su funcionamiento es mediante un flotador esfrico que desciende para abrir y asciende con el fluido hasta sellar contra la abertura superior. Se constituyen por cuerpo, el que se construye de hierro fundido, la esfera que es de acero inoxidable o bronce, el asiento de tefln, neopreno o vitn, y las conexiones respectivas que son roscadas y bridadas.

Vlvulas reguladoras de temperatura: su finalidad es entregar el fluido a una temperatura constante prefijada a la salida de la vlvula, sin importar las variaciones que el fluido puede tener a la entrada a la vlvula.

Vlvulas reguladoras de presin: el objetivo es mantener una presin constante prefijada a la salida de la vlvula, no obstante los cambios que pueda tener el fluido a la entrada.



Vlvulas reguladoras de seguridad y alivio: se usan para descargar la presin excesiva creada por un fluido dentro de un recipiente, conforme a la presin mxima de ajuste que tenga la vlvula. Funcionan por medio de un elemento sensible a la presin (resorte que mantiene la vlvula cerrada mediante un disco y su asiento). Luego de producirse la descarga de presin la vlvula cierra automticamente los materiales de construccin para las vlvulas antes mencionadas son:

Cuerpo: bronce, hierro y acero fundido. Disco y asientos: bronce, acero, acero inoxidable. Conexiones: hilos y bridas.



CARACTERSTICAS GENERALES PARA SELECCIONAR UNA VLVULA

Tipo Tamao

(Pulg)

Mxima presin

(Psi)

Mxima temperatura

(F)

Material de construccin

Retencin 1/8 - 24 Hasta 10000

Hasta1200 Aleaciones especiales, acero inoxidable, acero, bronce, hierro

Bola 1/8 - 42 Hasta10000 Hasta 1000 criognica

Hierro, acero, latn, bronce, acero inoxidable; plsticos y aleaciones especiales

Aguja 1/8 - 1 Hasta 10000

Hasta 500 criognica

Bronce, acero, hierro, acero inoxidable

Globo 1/2 - 30 Hasta 2500 Hasta 1000 Aleaciones especiales, acero inoxidable, acero, bronce, hierro

Compuerta 1/2 - 48 Hasta 2500 Hasta 1800 Aleaciones especiales, acero inoxidable, acero, bronce, hierro

Angulo 1/8 - 10 Hasta 2500 Hasta 1000 Aleaciones especiales, acero inoxidable, acero, bronce, hierro

Mariposa Hasta 2000 Hasta 2000 Materiales para fundir o maquinar.

Camisas de plstico, caucho o cermica.

Macho Hasta 30 Hasta 5000 Hasta 600 Hierro, latn, acero, acero inoxidable, bronce; plsticos y diversas aleaciones. Disponibles con camisas completas de caucho o plstico



BIBLIOGRAFA

"Vlvulas; seleccin, uso y mantenimiento", Richard W. Greene. Editorial McGraw-Hill.

"Vlvulas Industriales", Empresa en Antofagasta ubicada en Avda. Antonio Rendic, Barrio Industrial, fono: 275700 - fax: 275701.


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