5 valvulas

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    31-May-2015

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<ul><li> 1. VLVULAS 1 Vlvulas En la regulacin de los distintos procesos de una planta industrial tendrn un papel fundamental las vlvulas. Con ellas podremos controlar los caudales de las distintas corrientes implicadas en el proceso, adems de las condiciones internas de presin de depsitos y recipientes. Una vlvula consistir bsicamente en un cuerpo principal dentro del cual van alojados el obturador y los asientos, elementos que me definirn el paso de fluido permitido en cada momento. El obturador consiste en un mecanismo mvil que vara su posicin con respecto al asiento, siendo el caudal de paso directamente proporcional a la superficie libre existente entre el embolo y el asiento. Por su diseo deber acoplar perfectamente sobre el asiento para proporcionar un cierre hermtico cuando la vlvula est cerrada. El movimiento del obturador estar comandado por un vstago al que es solidario, siendo este el elemento donde fsicamente se acta para controlar la posicin del obturador. Su movimiento podr ser lineal o rotativo dependiendo del diseo de la vlvula. Cabe decir que el cuerpo de la vlvula debe estar realizado en un material resistente, capaz de resistir la presin mxima posible en la lnea a la vez que garantiza la hermeticidad del dispositivo. El cuerpo de la vlvula deber estar dotado de algn elemento, tal como bridas o rosca, para su conexin a la lnea. La conexin de la vlvula a la lnea depender de las caractersticas de estas ltimas. En conducciones de menos de dos pulgadas y en todas aquellas destinadas a transporte de sulfhdrico se optarn por el acople de las vlvulas mediante soldadura. En lneas mayores a dos pulgadas se recurre a la unin embridada. De acuerdo con el diseo del cuerpo de la vlvula y el movimiento del obturador podremos clasificar los diferentes tipos de vlvulas. En el diagrama de la siguiente pgina presentamos los diferentes tipos de vlvulas que surgen de esta clasificacin. Una clasificacin quizs ms importante es aquella que caracteriza las vlvulas segn la funcin que van a desempear en el sistema. Segn la cual tendremos los siguientes tipos de vlvulas: Vlvulas de control de corrientes. Vlvulas de seguridad. Vlvulas de retencin. Vlvulas de regulacin Esta clase de vlvulas se utilizar para realizar el control de caudal, presin, etc. de las distintas corrientes de proceso. Los principales elementos que componen una vlvula de regulacin, y su disposicin en la misma son los que aparecen en el esquema de la siguiente pgina: </li></ul><p> 2. VLVULAS 2 3. VLVULAS 3 El mecanismo bsico de funcionamiento de estos elementos ser la regulacin del caudal de paso controlando la posicin relativa del obturador respecto al asiento. La forma y mecanismo mediante el cual se materializa el movimiento del obturador son los que nos definen los distintos tipos de vlvulas existentes. Dentro de este grupo de vlvulas encontraremos diversos tipos dependiendo de su diseo constructivo. Las caractersticas de asiento, obturador y movimiento de este ltimo nos determinarn los posibles servicios a los que pueden ser dedicados cada tipo de vlvula. En las prximas pginas se pasar a presentar los esquemas correspondientes a los distintos tipos de vlvulas. Una caracterstica muy importante de una vlvula de regulacin ser su accionamiento. Segn el accionamiento de la vlvula tenemos: Vlvulas manuales. Vlvulas automticas. Vlvulas manuales Las vlvulas manuales exigen la accin directa del usuario sobre ellas para efectuar su regulacin. El obturador es movido por la misma fuerza ejercida por el operador, existiendo diversos mecanismos de transmisin de la fuerza como pueden ser reductores, trenes de engranajes, etc a travs de los cuales se transforma la accin 4. VLVULAS 4 Vlvula de compuerta Vlvula de globo 5. VLVULAS 5 Vlvula de pistn Vlvula de mariposa 6. VLVULAS 6 Vlvulas de obturador cnico Vlvulas de obturador cilindrico y esfrico Vlvula de membrana 7. VLVULAS 7 Vlvula de obturador inclinado humana en una variacin de la posicin del obturador. Este tipo de vlvula exige la presencia fsica de un operador en el equipo para su regulacin. Debido que no es posible su accionamiento remoto estas vlvulas no admiten su uso como elementos finales de regulacin de un sistema de control de procesos. Las vlvulas de accionamiento manual se usarn en lneas donde no sea necesario una regulacin frecuente de la corriente para mantener y controlar el rgimen del proceso. Salvo excepciones, en una planta de proceso industrial las vlvulas manuales se utilizan nicamente como elementos de bloque de lneas, ya que las aplicaciones donde se requiere la modulacin de la corriente de paso se recurre a vlvulas automticas. Con el objeto de poder aislar lneas o zonas del circuito de una instalacin se instala una serie de vlvulas manuales que servirn para bloquear la lnea cuando ello sea necesario. Existen situaciones donde por razones de seguridad es necesario garantizar la circulacin o el bloqueo de una lnea, surgiendo as las vlvulas CSO y CSC. Estas se caracterizan por encontrarse selladas, imposibilitando as su manipulacin incontrolada. Cuando sea necesario bloquear o abrir la lnea, segn los casos, se tendr que romper el precinto de la vlvula y tras su manipulacin se deber de nuevo precintar y sellar. Vlvulas CSO (Car Seal Open). Este tipo de vlvula se instala en lneas donde se debe asegurar que la vlvula se encuentre abierta permitiendo el paso libre de corriente por la lnea. Vlvulas CSC (Car Seal Close). Estas vlvulas se usan en conducciones donde se requiere que la lnea este cerrada y un cambio de posicin de la vlvula implicara una situacin de riesgo. Veamos ahora un montaje tipo en el que podemos ver el funcionamiento de este tipo de vlvulas. 8. VLVULAS 8 CSO CSO SV CSC Las vlvulas CSO nos asegurarn el correcto funcionamiento de la vlvula de seguridad (SV) al no impedir el paso del fluido por la lnea. Por otro lado la funcin de la CSC es inhabilitar el bypass, ya que de otro modo el fluido pasara por l en vez de ir a la SV. En el supuesto de que por cuestiones de mantenimiento o reparacin fuera necesario trabajar en la vlvula de seguridad esta se aislara mediante las dos CSO, pasando la corriente por el bypass habilitado por la apertura de la CSC. A veces en el diseo de unidades la presin de diseo de algunos recipientes de la misma es menor al Shut-Off de la (P a Q=0) de la bomba situada aguas abajo. Por este motivo las vlvulas de bloqueo aguas abajo del recipiente deben ser CSO, de forma que se garantice un caudal de fluido en la lnea de forma que no se sobrepase la presin lmite de los recipientes. CSO P Q P Q 1 min Shut-Off 9. VLVULAS 9 Vlvulas automticas Este tipo vlvulas presentan la caracterstica de accionamiento asistido, siendo desplazado el obturador neumticamente o con la ayuda de un servomotor. El tipo ms extendido es el de accionamiento neumtico, recurriendo al uso de servomotores en aplicaciones donde es necesario aplicar grandes esfuerzos, tal y como puede suceder en oleoductos. Los elementos internos principales que presenta una vlvula automtica neumtica son los que parecen en el dibujo: Su funcionamiento est basado en el principio de equilibrio de fuerzas. La presin de la seal neumtica, que llega hasta la vlvula, aplicada sobre el diafragma est en oposicin a la fuerza del resorte de retraccin que podemos ver en la figura. La fuerza ejercida por el resorte vara linealmente en funcin de la compresin que haya experimentado desde su 10. VLVULAS 10 posicin de reposo; cuanto ms comprimamos el muelle mayor es la fuerza ejercida por este para recobrar su longitud original. De este modo si variamos la presin de la seal neumtica estaremos estableciendo un nuevo equilibrio dinmico, variando la longitud del muelle hasta el punto en que la fuerza del mismo se iguale a la producida en el diafragma por la seal neumtica. Esto se traducir en una variacin de la posicin del diafragma de la vlvula, movimindose consecuentemente el obturador de la vlvula. Segn el diseo de la vlvula tendremos vlvulas que ante un fallo en el suministro de aire comprimido pasarn a la posicin cerrada (fallo cierra), mientras que existen otras en la que ante esta situacin irn a posicin abierta (fallo abre). Esta caracterstica viene dada por la disposicin del resorte y la accin que ejecuta sobre el obturador, dependiendo si este es el encargado de abrir o cerrar la vlvula. Existe otro tipo de vlvulas las cuales ante un fallo en la seal neumtica permanecen en la posicin en la que se encontraban antes de producirse la anomala. Esto lo consiguen mediante el empleo de compensadores de presin que evitan que la cabeza de la vlvula pierda la presin. La adopcin de un tipo u otro de vlvulas en nuestro sistema depender de las caractersticas del mismo y de la corrientes involucradas en l. Se deber adoptar una configuracin de vlvulas de forma que ante un fallo en la alimentacin de aire comprimido el sistema evolucione a condiciones de mnima presin y temperatura. Las vlvulas fallo abre vendr designadas por las letras FO, apareciendo pintadas de color verde en las lneas. Las vlvulas del tipo fallo cierra son las FC, y van pintadas de color amarillo. Por ltimo las vlvulas cuya posicin permanece constante ante un fallo de aire se denominan estacionarias y se designan por las letras FH(O), su color es el rojo. La eleccin del tipo de vlvula a utilizar en una aplicacin y dimensionamiento deber hacerse de acuerdo con las caractersticas de la lnea y la corriente a regular. El tipo de vlvula a utilizar depender de la caractersticas de la corriente de paso. As utilizaremos distinto tipo de obturadores para un gas que para un lquido viscoso como pudiera ser el Fuel Oil. De la naturaleza del lquido tambin depender el material constructivo del dispositivo, considerndose sobre todo el carcter corrosivo de la corriente. 11. VLVULAS 11 El dimensionamiento de las vlvulas de control debe realizarse en funcin del caudal y caractersticas de la corriente de paso. El caudal mximo que deja pasar un tamao determinado de vlvula cuando est totalmente abierta, depende de la presin diferencial entre la entrada y la salida. Una vlvula que nos provoque una cada de presin excesiva puede, incluso estando totalmente abierta, provocar una estrangulacin en la lnea que nos diminuya el caudal efectivo circulante provocndonos perturbaciones en el proceso. Por otro lado, si la vlvula est sobredimensionada, nos dar un control errtica del caudal debido a que estar trabajando siempre muy cerca del asiento y pequeos movimiento de la vlvula nos provocarn cambios importantes en el caudal de paso. Vlvulas reductoras de presin Son vlvulas autopilotadas y autnomas, que no requieren de una seal externa que las pilote. Este tipo de vlvula actuar de forma que nos permite reducir la presin de la corriente de fluido hasta un valor por nosotros establecido. Su funcionamiento ser automtico slo requiriendo que se establezca el punto de consigna como valor de la presin a conseguir, mediante ajuste de un resorte. Su actuacin fsica consistir en provocar una expansin de la corriente gaseosa de paso hasta alcanzar la presin de consigna. Vlvulas de seguridad Este tipo de vlvulas se utilizar para el control de la presin en equipos o lneas, evitando daos tanto a personas como a equipos a consecuencia de una excesiva presin, o por el contrario, por vaco. Las vlvulas automticas tambin sern de aplicacin en sistema en los que se requiere un corte inmediato de la corriente de fluido ante fallos del equipo. El accionamiento de este tipo de vlvulas es de tipo automtico y autnomo no necesitando ninguna seal externa para entrar en funcionamiento. Su diseo se basa en mecanismos sencillos y fiables, tales como la presin de un muelle, para el movimiento del vstago huyendo de sistemas ms complicados ms propensos a fallo. 12. VLVULAS 12 A continuacin presentamos una seccin de una vlvula automtica tipo en la que podemos ver los elementos internos de la misma. El control de la presin de tarado se realizar actuando sobre la presin que ejerce el resorte de la vlvula. Para ello modificaremos el grado de compresin del muelle, mediante un sistema como los que se presentan a continuacin. 13. VLVULAS 13 Su aplicacin ms extendida como ya se ha dicho es el control de la presin en lneas, tanques y depsitos. Existen vlvulas de sobrepresin que se abren automticamente cuando la presin del equipo sobrepasa el nivel de consigna considerado como mximo, dejando salir fluido al exterior hasta disminuir la presin a valores por debajo de los de ajuste. Este tipo de vlvulas son de utilidad para prevenir los riesgos inherentes a situaciones de expansin trmica de un determinada sustancia, provocando un aumento de presin sobre la paredes del depsito de contencin que podra resultar en la rotura del mismo o inclusive en su explosin. En la misma lnea pero para evitar situaciones de depresin se encuentran las vlvulas rompedoras de vaco. Este tipo de vlvula actuarn cuando en el depsito exista una presin inferior a la de consigna, permitiendo la entrada de gases del exterior. As evitamos que se produzcan daos en la estructura del equipo por aplastamiento como consecuencia de que no existe una presin interior capaz de contrarrestar la accin de la presin atmosfrica sobre la pared del depsito. Vlvulas de retencin Este tipo de vlvulas se utiliza para asegurar el sentido de flujo dentro de un lnea, evitando que se produzca un retorno de fluido provocado por el balance de presiones en la conduccin. El esquema constructivo de este tipo de vlvulas es el que se muestra a continuacin. 14. VLVULAS 14 Estas vlvulas son de accionamiento autnomo siendo la misma corriente de fluido la que provoca su apertura y cierre. La masa de fluido al incidir sobre la clapeta u obturador ejerce una fuerza sobre el mismo que provoca su desplazamiento. Si la corriente se produce en el sentido de diseo el obturador tiene libertad de movimiento, desplazndose permitiendo as la libre circulacin de fluido. Sin embargo, si se establece la circulacin en sentido contrario al permitido la propia fuerza de la corriente acta sobre la clapeta provocando el cierre de la lnea. A continuacin pasamos a presentar las principales aplicaciones donde se procede a la instalacin de este tipo de vlvula: Impulsin de bombas. Se evita que se produzca retorno de lquido a la bomba, cuando esta se encuentra parada. La adopcin de este tipo de vlvulas es especialmente importante en montaje de bombas en paralelo, para evitar que pase lquido de una a otra cuando por algn problema funcionan a distinto rgimen. A veces se taladra la clapeta para permitir un pequeo flujo inverso a su travs y mantener caliente una bomba que se encuentra parada, acortando as el tiempo de arranque de la misma. 15. VLVULAS 15 Aspiracin de bombas. En bombas donde la aspiracin de lquido se realiza a travs de una conduccin vertical, cuando la bomba est parada la lnea de aspiracin tiende a vaciarse. Si arrancsemos la bomba en vaco se daara esta. Por ello se coloca una vlvula...</p>