Válvulas de control

PASCUAL MONZÓN

VÁLVULAS DE CONTROL C.I. 18.132.377

SECCIÓN: 79

VÁLVULA DE CONTROL La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en toda industria. La válvula es un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de20.000 lb/in² (140 MPa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1.500 °F(815 °C).

La válvula de control típica se compone básicamente del cuerpo y del actuador.

El actuador son dispositivos capaces de generar fuerza a partir de líquidos de energía eléctrica o gaseoso. Responde a una señal del controlador automático y mueve el elemento de control. El actuador es el amplificador de potencia entre el controlador y la circulación del fluido.

El cuerpo da la válvula, contiene en su interior el obturador, los asientos y esta provisto de roca o de bridas para conectar la válvula de la tubería. El obturador es quien realiza la función de reducir el paso del fluido y puede actuar en la dirección de su propio eje o bien tener un movimiento rotativo.

TIPOS DE VÁLVULAS DE CONTROL Existen diversos tipos de cuerpos, que se adaptan a la aplicación. Teóricamente el tipo debe adoptarse en función de las necesidades del proceso, aunque a veces hay razones, económicas por ejemplo, que obligan a usar un tipo aunque éste no sea el más adecuado.

VÁLVULA MARIPOSA: Es un dispositivo para interrumpir o regular el flujo de un fluido en un conducto, aumentando o reduciendo la sección de paso mediante una placa, denominada «mariposa», que gira sobre un eje. Al disminuir el área de paso, aumenta la pérdida de carga local en la válvula, reduciendo el flujo.

Recomendada para: Servicio con apertura total o cierre total.

Servicio con estrangulación.

Para accionamiento frecuente.

Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.

Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.

Características: Cierre mediante disco giratorio, Apertura (en línea)/cierre (perpendicular).

Abierta (90º grado apertura) / Cerrada (0º grado apertura). Riesgo de maniobra rápida. Mayor sensibilidad (entre 15º - 70º) que V compuerta. Baja pérdida de carga (abierta). Buen precio para D > 300 mm. Par necesario bajo (hidráulico+mecánico). Pequeñas (no desmultiplicador): gatillo de inmovilidad. Medianas: manuales con desmultiplicador. Grandes: motor eléctrico, desmultiplicador de maniobra. Visualización de posición

Para baja ciada de presión a través de la válvula.

VENTAJAS:

DESVENTAJAS:

Requiere poco mantenimiento. Ligera de peso, com-

Alta torsión (par) para accionarla.

pacta, bajo costo.. Numero mínimo de piezas móviles.

Capacidad limitada para caída de

No tiene bolas o cavidades. Alta capacidad. Circula-

presión. Propensa a la cavitación.

ción en línea recta. Se limpia por si sola.

VÁLVULA ASIENTO: Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería. Estas válvulas permiten regular el paso del fluido, el cual al pasar por la válvula cambia de dirección debido a su diseño por lo que ofrece una gran resistencia a su circulación Recomendada para: Estrangulación o regulación de circulación. Para accionamiento frecuente. Para corte positivo de gases o aire. Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.

VENTAJAS: Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento.

Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete.

Características: Aplicación limitada para fluidos con partículas en suspensión

Control preciso de la circulación.

Disponible con orificios múltiples.

Diámetros hasta 24 pulgadas Disponible en diversos modelos (simple y doble asiento, guiado en caja, etc.)

Existen tipos especiales para aplicaciones criogénicas, para vaporización.

Rangeabilidad 35:1 a 50:1 Amplia disponibilidad de características de flujo

DESVENTAJAS: •Gran caída de presión.

•Costo relativamente elevado.

VÁLVULA COMPUERTA Es una válvula que abre mediante el levantamiento de una compuerta o cuchilla (la cuál puede ser redonda o rectangular) permitiendo así el paso del fluido.

Lo que distingue a las válvulas de este tipo es el sello, el cual se hace mediante el asiento del disco en dos áreas distribuidas en los contornos de ambas caras del disco. Las caras del disco pueden ser paralelas o en forma de cuña. Las válvulas de compuerta no son empleadas para regulación Aplicación: Para reducir la presión de agua en una red (hasta 0,5 kp/ cm2), disminuyendo así los problemas del golpe de ariete y los ruidos molestos. También para tuberías de aire comprimido (mandos a distancia) u otros gases. Pueden trabajar hasta presiones de 16 kp/cm2.

Características: Cierre de tajadera y volante ABIERTA: baja pérdida de carga CERRADA: Buena estanqueidad Muy útil y utilizada como todo/nada No recomendable para regular por esa razón Par necesario alto (bypass en paralelo para equilibrar presiones) No se visualiza su posición

Ventajas: •Alta capacidad.

Desventajas:

•Cierre hermético.

•Control deficiente de la circulación.

•Bajo costo.

•Se requiere mucha fuerza para accionarla.

•Diseño y funcionamiento sencillos.

•Produce cavitación con baja caída de presión.

•Poca resistencia a la circulación.

•Debe estar abierta o cerrada por completo.

•La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco

VÁLVULA BOLA: Conocida también como de "esfera", es un mecanismo de llave de paso que sirve para regular el flujo de un fluido canalizado y se caracteriza porque el mecanismo regulador situado en el interior tiene forma de esfera perforada.

Se abre mediante el giro del eje unido a la esfera o bola perforada, de tal forma que permite el paso del fluido cuando está alineada la perforación con la entrada y la salida de la válvula. Cuando la válvula está cerrada, el agujero estará perpendicular a la entrada y a la salida. La posición de la manilla de actuación indica el estado de la válvula (abierta o cerrada) Características: Recomendado para: Servicio de conducción y corte, sin estrangulación.

Cuando se requiere apertura rápida.

Para temperaturas moderadas.

Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.

VENTAJAS: Bajo costo. Alta capacidad. Corte bidireccional. Circulación en línea recta. Pocas fugas. Se limpia por si sola. Poco mantenimiento. No requiere lubricación. Tamaño compacto. Cierre hermético con baja torsión (par).

•Cierre esférico giratorio •Apertura (en línea)/cierre (perpendicular) •Riesgo de maniobra rápida •Excelente estanqueidad •Buen precio hasta D=50 mm y en D y P grandes •Abierta - Baja pérdida de carga •Maniobrada - Gran hf por doble estrangulación (entrada y salida) •Cavitación: mejor comportamiento que la de compuerta •Visualización de posición DESVENTAJAS: •Características deficientes para estrangulación.

•Alta torsión para accionarla.

•Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.

•Propensa a la cavitación.

VÁLVULA MACHO: La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90.

Estas válvulas poseen un dispositivo de cierre u obturador que está formado por una especie de tapón troncocónico el cual gira sobre el eje central. La apertura del obturador se efectúa girando sobre su propio eje, mediante una palanca, hasta hacer coincidir la ventana del mismo con los del cuerpo de la válvula. Su accionamiento suele ser muy rápido ya que al igual que la de mariposa basta un cuarto de vuelta de la palanca para pasar de la posición cerrada a la abierta y viceversa.

Aplicaciones: se emplean sobre todo en posiciones totalmente abiertas o cerradas. Tienen sobre éstas las ventajas de su gran rapidez de accionamiento y de su mayor hermetismo.

Se aplican en diámetros nunca grandes, para dar paso o cortar el flujo. Para regulación del caudal se usan menos, y especialmente para gases. Los grifos se utilizan universalmente en líneas de aire comprimido y poco frecuente para vapor o agua.

Las válvulas de macho no sirven con altas temperaturas, pues se agarrotaría el obturador debido a las dilataciones desiguales.

En cuanto a las válvulas de tres y cuatro vías son aplicables en regulación para mezclas y reparto de flujos.

Características: El accionamiento de estas válvulas (por llave o por palanca) es muy rápido y las pérdidas de carga en posición abierta son pequeñas.

La temperatura máxima que admiten estas válvulas es de unos 230ºC. VENTAJAS: Alta capacidad.

Bajo costo.

Cierre hermético.

Funcionamiento rápido.

DESVENTAJAS: Requiere alta torsión (par) para accionarla.

Desgaste del asiento.

Cavitación con baja caída de presión.

VÁLVULA TIPO DESAHOGO:

VÁLVULA TIPO APRIETE:

Es de acción automática para tener regulación automática de la presión.

Efectúa el cierre por medio de uno o mas elementos flexibles, co-

El uso principal de esta válvula es para servicio no comprimible y se abre

mo diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir

con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla.

entre si para cortar la circulación.

El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante formulas especificas

Recomendada: Servicio de apertura y cierre. Servicio de estrangulación. Para

Recomendada para:

temperaturas moderadas. Cuando hay baja caída de presión a

Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.

través de la válvula. Para servicios que requieren poco mantenimiento.

Aplicaciones Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores DESVENTAJAS: VENTAJAS: Bajo costo.

Aplicación limitada para vació.

Difícil de determinar el tamaño.

Poco mantenimiento.

No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan.

Aplicaciones: Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de sólidos en suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos, servicio de alimentos.

VENTAJAS: Bajo costo.

No se requiere potencia auxiliar para la

Diseño sencillo.

operación.

No corrosiva y resistente a la

DESVENTAJAS:

abrasión.

Seguridad, desahogo de seguridad.

Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo.