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Curso Válvulas deControl
AADECA
Ing. Eduardo Néstor ÁlvarezVálvulas Rotativas yVs
Válvulas Rotativas
Valvulasdeeje
Rotatorio
Mariposa
Mariposa deAlto Rendimiento
Válvula deBola Configurada
Paso Total, o Flotante
Tendencia de uso
Mayor
Mayor
Mayor
Mayor
Valvulas Mariposa RevestidasLas Valvulas Mariposa Revestidas tienden a ser más utilizadas . Selas encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 125 a 300.
Gama de tamaños entre 2 y 24”, pero se las encuentra hasta 72”
Se las puede usar entre –20 F hasta 300
Caidas de presión de 200 PSI.
Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvulade guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir queestamos en dos veces y media de las mismas.
Su costo de mantenimiento es de los mayores.
La rangeabilidad está en 100:1 . En general en característicainherente porcentaje igual.
Aplicaciones control de caudal servicio general. Su precio esta en0,50 respecto de la de referencia.
Valvulas MariposaLas Valvulas Mariposa tienen una gran capacidad con baja caída depresión.
Son económicas , por lo que se las prefiere para los tamaños grandes.
Los discos convencionales controlan hasta 60 grados en rotación.
Ciertos diseños patentados llegan a mantener control hasta 90grados de rotación.
Requieren actuadores grandes por los torques necesarios para sufuncionamiento.
Pueden alcazar importantes niveles de sellado, las hay para plantasnucleares por llenar esas especificaciones, para estos niveles desellado se usa en general un recubrimiento de PTFE caucho sintéticonitrilo.
MariposaRequieren muy pocolugar de cañería parainstalarse.
Entregan elevadoscaudales con pocaperdida de presión.
Son baratas y por eso seconvierten en la opciónen grandes caudales .
Control en casosstandard hasta60grados, y 90 para
Mariposa
Posición de los discos
Valvulas Mariposa de Alto RendimientoLas Valvulas Mariposa Revestidas tienden a ser más utilizadas .Presiones en la norma ANSI clases de 150 a 600.
Gama usual de tamaños entre 2” y 42”. Mas grandes esp.
Se las puede usar como criogénica Caídas de presión de 1440 PSI.
Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvulade guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir queestamos en el doble de las mismas.
Su costo de mantenimiento es alto.
La rangeabilidad está en 75:1 . En general en característicainherente lineal.
Aplicaciones control de caudal servicio general. Su precio está en un0,65 de la de referencia.
Valvulas Bola Configurada
Las Valvulas Bola Configurada tienden a ser más utilizadas .Presiones en la norma ANSI clases de 125 a 800.
Gama usual de tamaños entre 2 y 24”.Se las puede usar como criogénica Caídas de presión de 1440 PSI.
Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvulade guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir queestamos en dos veces y media de las mismas.
Su costo de mantenimiento es alto.
La rangeabilidad está en hasta 300:1 . En general en característicainherente porcentaje igual modificado.
Aplicaciones control de caudal fluídos sucios y pulpas. Su precio estáen un 0,80 de la de referencia.
Valvulas Bola Configurada
Las Valvulas Bola Configurada produce una característicaporcentaje igual y consiguen muy buena Rangeabilidad, control ycierre.
Aplicaciones en la industria del Papel, Química, refinerías.
Aplicables a barros , fluidos viscosos, corrosivos, erosivos , etc.
CUERPO E INTERNOS TIPO V-BALL
Valvulas Bola FlotanteLas Valvulas Bola Flotante tienden a ser más utilizadas . Presionesen la norma ANSI clases de 125 a 300.
Gama usual de tamaños entre ½” y 12”.Se las puede usar entre –50 F y 400 F Caídas de presión de 720 PSI.
Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvulade guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir queestamos en tres veces y media de las mismas.
Su costo de mantenimiento es alto.
La rangeabilidad está en hasta 100:1 . En general en característicainherente porcentaje igual modificado.
Aplicaciones control de caudal fluidos general, hidrocarburos, agua,vapor saturado. Su precio está en un 0,80 de la de referencia.
Valvulade Bola
Completa
Valvulas de Macho casco Semiesférico Rotativo
Las Valvulas de Macho casco Semiesférico Rotativo x.
Se adaptan al flujo inverso, su capacidad es menor en ese sentido.
Aplicaciones manejan altas temperaturas , hasta 427Cº y presionesal cierre de 103 bar en ambos sentidos .
Se consiguen internos resistentes a la erosion desgaste y corrosión.
Valvulas de Disco Excéntrico
Las Valvulas Disco Excéntrico producen una característicalineal y consiguen muy buena Rangeabilidad, control hasta 90grados de giro sin especial grado de precisión.
No se adaptan bien al flujo inverso, su capacidad es menor en esesentido.
Aplicaciones Generales. Preferentemente para procesos sinexageradas variaciones respecto de las de diseño, su capacidad debeser calculada con especial cuidado.
CUERPO E INTERNOS TIPO DISCO EXCENTRICO
ACTUADORESROTATIVOS
DIAFRAGMA &RESORTE
ACTUADORESROTATIVOS
PISTONrozamiento
Válvulas usuales para aplicaciones especiales
Válvula compuerta en forma de V
Válvula “Saunders” a Diafragma, muy buena aislación a laspérdidas externas, buen cierre final.
Válvula a tubo de elastómero sintético colapsable.
ValvulaCompuerta
enV
Diafragmay
especiales
Válvula“Saunders”a Diafragma
Campo deaplicación
Válvula a tubo de elastómero (Clamp)
ClampValve
Curso Válvulas deControl
AADECA 2005Ing. Eduardo Néstor Álvarez
Actuadores
INTRODUCCIONVISIÓN GENERAL
Actuadores de las Válvulas
Introducción de ActuadoresActuadores NeumáticosSimple Efecto (Retorno a Resorte)Doble EfectoNeumático RotativoActuadores ManualesActuadores a Servo MotorActuadores Hidráulicos
ActuadorDiafragma-Resorte
accion reversa(aire hacia arriba)
Empuje netofuerza neumáticamenos fuerza del
resorte
Actuador a diafragma accion directa
Actuadores a Diafragma
Actuador a diafragma económico, simple
Los diafragmas son de elastómero sintéticoreforzado con tela de nylon y eventualmentemalla de acero.
Pueden ser recortados de plancha o bienmoldeados especialmente, estos últimostienen una respuesta lineal, mayoresrecorridos y duraciónEl dimensionamiento depende de la fuerza netanecesaria para el movimiento y cierre y de lapresión disponible
CaracterísticaLineal delActuador
(Descargado ,Ideal)
Fuerza delActuador 1
Consideraciones sobre el dimensionamiento delActuador
Fuerza = Superficie desbal . ∆ P desbal.
Se deben tener en cuenta los módulos y lasdirecciones de las fuerzas actuantes
Diag. Cuerpo libre
Accion Inversa
Resorte Oposición
Flujo a apertura
Dimensionamiento de Actuadores
Fuerzas Estáticas Se las llama a las que derivan de laspresiones en la válvula y no las debidas al movimiento del fluído.Típica es el desbalance estático, depende de las areas del asiento , dela caída de presión en la válvula ,(y del área del pistón en las de jaulabalanceadas)
Un actuador debe poder mover la válvula a la posición deseada bajotodas las cargas (estáticas y dinámicas) de la misma enfuncionamiento y posicionarla según lo requerido dentro de la lapsoy tolerancia solicitadas y mantener la posición si la consigna novariase.
Es decir tendrá que tener la POTENCIA, RIGIDEZ, YVELOCIDAD DE RESPUESTA adecuadas.
Dimensionamiento de ActuadoresLa Tolerancia en las pérdidas de la válvula exigeuna fuerza en el asiento que va desde aprox 4Npor cada mm lineal del asiento en la Clase II a 16Npor mm en las válvulas grandes de Clase IV.
En las Válvulas Clase V la fuerza de cierre estáespecificada en función de la presión diferencialque existirá a través del asiento.0.14Dp+50lbs (Aprox) (Dp en PSI) (Ansi B 16.104 1976)
De las válvulas con elastómeros y TFE se espera un cierremuy hermético ,exigen mayores fuerzas de cierre y estánlimitadas a Dp no mayores de 28 bar.
Dimensionamiento de Actuadores
La fricción también debe ser vencida.Empaquetaduras del cuelloArosello del pistón en las válvulas balanceadas dejaula.Para TFE V ring la fuerza de rozamiento estimadaen N es aproximadamente estimada como eldiametro del vástago en mm multiplicada por 17.5.Ej.Vastago de 25,4 mm rozamiento de 444NAumenta para empaquetaduras profundas.Ver Actuator Sizing referencia bibliografica 5
Dimensionamiento de Actuadores
La fricción en Arosello del pistón en las válvulasbalanceadas de jaula.Se estima como 0.0104*Dp *Diametro del Asientocon Dp en Kgr/cm2 , el diametro en mm y elresultado en Kgr.
La fuerza del fluido cuando la dirección del fluído coincide al abriren una valvula de apertura rápida de simple asiento no balanceada.
La fuerza del fluido cuando la dirección del fluído coincide al cerraren una valvula de apertura rápida de simple asiento no balanceada.
La fuerza del fluído en una válvula de torneada de doble asiento enesta curva consideramos Dp cte, instalada varía.
La fuerza del fluido en ambas direcciones en una valvula detorneada de simple asiento no balanceada.(experimentales)
ACCESORIOSTRANSDUCTOR CONTROLADOR
DE PRESION
SWITCH DE POSICION
REGULADORA
Actuadores a PistónPueden usar la presión de linea de planta , no la deaire de instrumentos con lo que llegan hasta 10bar.En la carrera total son los más rápidos.Los de doble efecto la máxima fuerza en ambossentidos.Los de Simple efecto pueden ser en falla abre ocierra.Para mandar a posición segura los cilindros dedoble efecto se usan dispositivos acumuladoresneumáticos especiales o resortes adicionalesdenominados helpers.
ACTUADORES
PISTON
Actuadores Electro HidráulicosFuerza elevadaFalta de alimentación de Aire (ubicaciónaislada)Control precisoNo es barato en relación con los neumáticosSe los encuentra en unidades completas conmotor, bomba , cilindro hidráulico, a pruebade agua y aún con cubierta a prueba deexplosiones.
Actuadores Manuales
No son para control
Se usan para las válvulas de bypass.
Se pueden conseguir con indicadores de posicióndel vástago para fijar correctamente la posición dela válvula
Son muy económicos pero solo aplicables en loscasos de by pass , shut down del sistemaautomático, etc...
La deducción de la expresiónbásica del CV y esta
presentaciónconforman el segundo módulo
del curso