B12 Valvulas Pinch

El Efecto Kantuta mejora de productos bolivianos, en cantidad, calidad y precios.

MBA Ing. Jimmy Saldivias

Boletín Técnico TecSim Año 2, Número 2

Por: MBA Ing. Adolfo Jimmy Saldivias

Febrero 2000

EL INDICE Válvulas Pinch.......................... Pinch........................................ ........................... ........................... ........................ .......... 2 Aplicaciones Aplicaciones de válvulas válvulas .......................... ........................................ ........................... ..................... ........ 2 Principio Principio de Funcionamie Funcionamiento........................ nto..................................... ........................... .................. .... 4 Los elastómeros..................... elastómeros................................... ............................ ........................... .......................... ............. 4 Temperatura....... Temperatura.................... ........................... ............................ ............................ ........................... ................... ...... 4 Elasticidad Elasticidad ............................ .......................................... ........................... ........................... ............................ .............. 5 Resistencia................. Resistencia............................... ............................ ........................... ........................... ......................... ........... 5 La importancia importancia de tener un “Fuelle”.................. “Fuelle”................................ .......................... ............ 6 Prevención Prevención de Adherencias. Adherencias.............. ........................... ........................... ........................... ................. ... 6 Mantenimient Mantenimiento.................... o.................................. ............................ ............................ ............................ ................ 6 Prevención Prevención de Fugas.............................. Fugas............................................ ............................ ........................ .......... 7 válvula Sabor Manual Manual ........................... ........................................ .......................... .......................... ............. 7 Sabor Neumática....... Neumática..................... ........................... ........................... ............................ .......................... ............ 7 Sabor hidráulica................. hidráulica............................... ............................ ........................... ........................... ................. ... 8 Sabor Electromecá Electromecánica nica .......................... ........................................ ........................... ........................ ........... 8 Sabor Control............... Control............................ ........................... ........................... ........................... ........................ .......... 8 Sabor AiRFlex.................................... AiRFlex................................................. ........................... ........................... ............... 9 Dimensionamie Dimensionamiento nto de válvulas...................... válvulas................................... ........................... ................. ... 9 Característi Características cas de las Válvulas Válvulas de Control Control .......................... .................................. ........ 9 Función Función caracterís característica tica ........................... ........................................ ........................... ........................ .......... 10 Rangeabilidad Rangeabilidad de Válvulas Válvulas ......................... ...................................... .......................... .................. ..... 11

Más de lo que usted siempre quiso saber sobre válvulas pero no se atrevía a preguntar

Santa Cruz, Av San Martin 1290, [email protected], tel. 342-2099, 345-2465 Cochabamba, Venezuela E-0866, [email protected], fax 452-3413, tel 452-3438

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válvulas de procesos. Su dirección de correo electrónico es: [email protected].

Válvulas Pinch Uno de los elementos mas costosos en el

MICHAEL VERMEHREN

control de procesos es la válvula. Las válvulas

Ha trabajado 25 años en para industria minera, análisis cuantitativo y transporte global. No, no habla español ya que su experiencia de trabajo se ha desarrollado mayormente en el Lejano Oriente. Su dirección de correo electrónico es: [email protected]

pinch

solucionan

muchas

preocupaciones.

MBA Ing. Jimmy Saldivias TECSIM

Existe un refrán popular que dice: más sabe el diablo por viejo que por diablo. La experiencia es un activo altamente valorado. Pero ojo: No es lo mismo tener 10 años de experiencia, que 1 año de experiencia 10 veces.

ESKO RIIKONEN

El Sr. Riikonen ha trabajado 26 años en el desarrollo, manufactura y provisión de válvulas para industrias especializadas en pulpa y papel, minerales, químicos, generadoras de energía eléctrica, entre otras. Además tiene una patente a su nombre por el desarrollo del Sistema de válvulas Pinch Intercambiables. JORMA REINIKAINEN

La diferencia esta en el profesional que todos los días aprende algo nuevo de su trabajo durante 10 años, versus el profesional que durante el primer año de su trabajo aprendió cosas nuevas, y durante los siguientes 10 años, se dedicó a repetir lo que había aprendido el primer año.

Finalmente el Sr. Reinikainen quien también tiene más de 25 años de experiencia internacional en diseño y soporte técnico en válvulas para industrias de minerales, pulpa y papel entre otras.

Para hacer esta diferencia, hace falta que nuestra visión de cada día sea: “hoy tengo otra oportunidad de aprender mas”.

Algunas de las preguntas que usted seguramente deberá plantearse cuando selecciona una válvula son:

Una persona muy querida y a quien guardo mucho respeto profesional me dio un consejo: si quieres ser un buen profesional, necesitas leer 2 horas todos los días sobre el tema de tu especialización. Creo que es un buen consejo por eso, lo repito aquí. En este número, me gustaría poner a su disposición, aproximadamente 100 años de experiencia en la utilización de los elementos finales de control conocidos como válvulas. Para ello, tengo dos alternativas: le puedo presentar una persona muy viejita que haya trabajado 100 años con válvulas, lo cual me resulta sumamente difícil, o alternativamente le puedo presentar a 4 personas, no tan mayores, cada uno con 25 años de experiencia altamente enfocada en el tema, complementaria e integrada. ERIC FELDMANN

El Sr. Feldmann es el primero que presento porque además habla español, de tal manera que eventualmente usted puede ponerse en contacto con el y charlar sin mayores complicaciones de lenguaje. Ha trabajado durante más de 20 años en el tema, incluyendo trabajos en tecnología de filtración,

Aplicaciones de válvulas

o

¿Que fluido estoy manejando?

o

¿Es corrosivo?

o

¿Es abrasivo?

o

¿Tiene impurezas?

o

¿A que temperatura esta?

o

¿A que presión esta?

o

o

¿Con que tipo de energía la pienso operar (con aire, manualmente, hidráulica ...)? ¿A que hora toca la campana de salida?

A manera de ilustración sobre los problemas que se pueden encontrar en la vida real, y mejor aun, hablemos de las SOLUCIONES que se encontró a estos problemas. “Estimado TecSim: Una empresa que trabaja con desechos que incluyen grapas, cables, bandas metálicas y basura, se encontró con el problema de que sus válvulas de compuerta, necesitaban frecuente limpieza. El excesivo desgaste de su válvula, provocaba fallas en el cierre de la válvula.


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A su vez, las fallas de cierre provocaban fugas en la válvula.

El resultado ha sido que las válvulas instaladas están trabajando desde 1996 sin mantenimiento.”

El ideal para esta empresa era conseguir una válvula que fuera considerada de trabajo pesado, que durara por lo menos 6 semanas en este ambiente de trabajo.

Finalmente hemos recibido el reporte de un caso extremo, en el cual se evidencia “La importancia de Tener un Fuelle” (Ver mas adelante)

La forma de resolver este problema fue utilizando válvulas pinch de cuerpo non-stretch (no se asuste, mas adelante explico lo que esto significa).

“Querido TecSim: Esta es una planta que necesitaba manejar su lodo catalítico fluidizado.

La válvula seleccionada, tiene control de tipo Cerrado/Abierto operada mediante aire.” Antes y Después

El servicio exigido de la válvula incluía como condiciones de trabajo para la válvula 150 libras de presión en la línea, una temperatura máxima de 100 °C, y una frecuencia de operación promedio de 40 ciclos por día. A pesar de que se usaban válvulas pinch, estas eran de tipo convencional. Su vida útil era cercana a los 3 meses. Luego de esto había que cambiar el tubo elastomerico. Este cambio necesitaba 2 personas de mantenimiento trabajando de 2 a 3 horas. El deseo de la empresa era doblar la vida del tubo. Es decir que en lugar de tener que cambiarlo cada 3 meses, se hiciera cada 6 meses.

Para nuestro caso numero 2, vamos a tratar sobre una empresa que manejaba lodos pigmentados gruesos y finos.

Y por supuesto también seria bueno reducir el tiempo de mantenimiento y bajar los costos del paro. La solución a este problema fue usar válvulas con cuerpo elastomerico non-stretch. La vida de la manga de las válvulas se extendió hasta 15 y 18 meses. El tiempo necesario del técnico se redujo a 0.5 a 1 hora de una sola persona (el otro técnico fue ascendido a jefe, y desde entonces no trabaja). Y finalmente, se redujo el tiempo del paro.”

“El servicio de las válvulas era colorear cocinas. Inicialmente se usaban válvulas de tipo mariposa, con asiento blando. Estas válvulas creaban escamas y necesitaban que cada 2 semanas se lavaran y se limpiaran. De otra forma se producían fugas y adherencias en la válvula. El mayor deseo de la empresa era operar durante un año sin problemas. La solución, querido TecSim, fue el uso de válvulas con cuerpo elastomérico de tipo non-stretch operadas automática y manualmente en diferentes tamaños, 3”, 4”, 6” y 10”.

NOTA DE LA REDACCION: Para más casos de la vida real, usted puede acudir al siguiente sitio en Internet:

www.rfvalve.com/case-studies/


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Principio de Funcionamiento


Los elastómeros

La función de la válvula es regular el paso de caudal por una tubería. Para ello se han inventado diferentes alternativas: unas en forma de guillotina (válvulas de cuchilla) otras en forma de plato que gira por el centro (válvulas de mariposa) otras en forma de bola con un agujero al centro (válvulas de bola). Más recientemente a alguien se le ocurrió que podría colocar un pedazo de “manguera flexible”, del mismo diámetro de la tubería. Para regular el paso del liquido por esta “manguera” se la oprimiría o se la PELLIZCARIA. A esta acción de “pellizcar”, se le llama en ingles “pinch”. El cómo pellizcar es un asunto de gustos personales. Hay quienes gustan de pellizcar a mano (para ellos hay las válvulas manuales), otros a quienes les gusta pellizcar con aire (usted adivino si dijo válvulas neumáticas) o con liquido (válvulas hidráulicas) y finalmente hay quienes cuando pellizcan se ponen eléctricos (válvulas eléctricas). El principio de funcionamiento de las válvulas pinch, es utilizar un pedazo de tubo elastomerico, que será pinchado para regular el flujo. Esta idea tan simple solo requería que el pedazo de manguera estuviera alojado en una estructura metálica tal que permitiera adaptarla a la tubería.

Se llama elastómero al material del cual se fabrica la manga de las válvulas pinch. Existen diferentes alternativas, por una de 2 razones: o bien los fabricantes se dedican a hacerle la vida imposible a uno cuando se trata de seleccionar algo, o las necesidades de cada industria son tan diferentes, que obligan a generar una serie de alternativas. Los elastómeros en que se fabrican las válvulas pinch son: 1. NR (Natural Rubber) o Caucho natural. 2.

SBR (Styrene Butadiene Rubber) Estireno butadieno

3.

IIR (Chloro Butyl Rubber) Clorobutilo

4. NBR (Nitrile Rubber) o nitrilo o Buna-N 5. N (Chloroprene Rubber) o cloropreno o neopreno 6.

FPM (Fluoro Carbon Rubber) o fluoro carbon o Viton

7.

CSM (Chloro Sulfonated Polyethylene) o polietileno cloro sulfonado o Hipalon

8.

EPDM (Ethylene Propylene) o etileno propileno o Nordel.

La pregunta del millón: ¿cuando elijo el número 1 o el 7 o el 8? Las primeras válvulas pinch que se desarrollaron, optaron por utilizar como “manga”, un pedazo de tubo recto. Este diseño presento una mejora considerable con respecto a los diseños convencionales. Las válvulas pinch se aprecian mucho en ambientes muy agresivos, ya que la manga elastomerica se puede fabricar en diferentes materiales en función de la característica que se desea.

Depende.

Temperatura Veamos por ejemplo el factor Temperatura. El elastómero que menos soporta la temperatura es el caucho natural, ya que tiene un límite máximo de temperatura de 80 °C.


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El que más soporta temperatura es el Clorobutilo, que soporta una temperatura de producto cercana a los 140 °C. El resto de elastómeros soportan temperaturas entre 100 y 120 °C. Por el lado de bajas temperaturas todos ellos pueden soportar -20°C, y en el caso extremo del caucho natural puede soportar hasta -65 °C. Estos rangos de temperatura ponen una primera restricción a las aplicaciones que pueden ser manejadas con este tipo de válvulas.

Elasticidad Los elastómeros mas elásticos son el caucho natural y el SBR. Ambos tienen una excelente elasticidad. Si su aplicación requiere como principal característica la elasticidad, esta seria su primera elección. Y, para la misma aplicación, su última elección seria el IIR y el FPM que tienen la menor elasticidad entre los elastómeros disponibles. Los elastómeros clasificados por su elasticidad quedarían así:

ELASTICIDAD

NR, SBR

Excelente

NBR, NB, CSM, EPDM

Buena

IIR, FPM

Pobre


O puede pedir resistencia al agua. O a la llama. O resistencia eléctrica. Tomemos un ejemplo para saber de que hablamos: el caucho natural.

RESISTENCIA DEL CAUCHO NATURAL

Al aire y ozono

Pobre a no recomendada

ácidos

De pobre a buena

Alcalinos

De pobre a buena

Aceites alifáticos

No recomendada

Aceites aromáticos

No recomendada

Agua

Excelente

Desgaste

Excelente

Llama

No recomendada

eléctrica

Muy buena

Claro que también la pregunta se puede plantear al revés: Si mi aplicación incluye el manejo de productos ácidos, ¿cual es el mejor elastómero? (En realidad planteada al revés la pregunta sonaría algo extraña así como: “¿elastómero mejor el es cual?, ácidos productos de manejo el incluye aplicación mi Si”)

RESISTENCIA A LOS ACIDOS

Resistencia Si lo que usted busca es resistencia, la siguiente pregunta que le haría seria: ¿a que? Usted puede tener resistencia al aire y al ozono. O a los ácidos.

Caucho Natural (NR)

Buena a pobre

Estireno butadieno (SBR)

Buena a pobre

Clorobutilo (IIR)

Muy buena

Buna N (NBR)

Buena

Neopreno (N)

Buena

Viton (FPM)

Muy Buena

Hipalon (CSM)

Muy buena

Nordel (EPDM)

Muy buena

Por esta razón, es mejor pedir consejos cuando se trata de elegir el material de la manga.

O a los alcalinos. O a los aceites y alifáticos. O a los aceites y aromáticos. Santa Cruz, Av San Martin 1290, [email protected], tel. 342-2099, 345-2465 Cochabamba, Venezuela E-0866, [email protected], fax 452-3413, tel 452-3438

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La importancia de tener un “Fuelle”


El mecanismo mediante el cual logra esta “auto limpieza” esta descrito gráficamente.

Parodiando el nombre de la comedia de Shakespeare “La importancia de llamarse Ernesto”, decimos que para una válvula pinch, es importante tener un “fuelle”. Habíamos mencionado antes que las válvulas pinch resultaron en un gran adelanto con respecto a la válvula convencional con cuerpo “duro”. Esto no significa que la válvula pinch no pudiera ser mejorada. Si podía ser mejorada y de hecho lo fue. Uno de los problemas que tenia el diseño original del elastómero es que era recto. Al ser recto, cada acción de pellizcar la manga, ocasionaba que se estirara. Este estiramiento acortaba la vida de la válvula. En 1996, se patento el diseño de manga con “fuelle”. El fuelle, hace que cuando la válvula sea operada, no haya necesidad de tensionar su cuerpo, mejorando de esta forma la vida de la válvula. El fuelle consiste de 2 arcos de expansión que se flexan en lugar estirar el cuerpo cuando se cierra la válvula.

Cuando la válvula esta abierta, los productos que tienen alta adherencia, tienden a “pegarse” en las paredes de la válvula. Cuando la válvula se cierra, el elastómero se extiende –recuerde no entra en tensión, como en el caso de las válvulas pinch convencionales- y al extenderse, desprende las adherencias.

Mantenimiento El mantenimiento de la válvula, en caso de requerir un cambio, es muy sencillo. El tubo elastomerico es la única parte que esta en contacto con el fluido de proceso. Por tanto es la única parte de la válvula que necesita ser reemplazada. Es decir que usted ahorra dinero, ya que conserva el cuerpo de la válvula.

En razón de que el fuelle impide el estiramiento, a estas válvulas también se las conoce con el nombre de non-stretch “no estiradas” (nada que ver con su actitud ante la vida).

Prevención de Adherencias Pero el fuelle tiene también otras ventajas que son menos evidentes. Por ejemplo: ¿pensaría usted que un fuelle puede ayudar a la válvula a “des escamarse” cuando trata con productos de alta adherencia? Santa Cruz, Av San Martin 1290, [email protected], tel. 342-2099, 345-2465 Cochabamba, Venezuela E-0866, [email protected], fax 452-3413, tel 452-3438

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Otra forma de ahorrar dinero es mediante la reducción de los requerimientos de inventario ya que se elimina el costo alto de las válvulas que cuando deben ser cambiadas, se deben desechar.


Como su nombre lo indica, se opera en forma manual. Esto permita que pueda ser instalada en lugares donde no existe ninguna otra forma de energía que la entregada por el operario.

La válvula permite que la manga elastomerica se pueda cambiar en línea. No hay necesidad de recalibrar la válvula. Esto reduce sus costos de mantenimiento en un 70%, y logra poner una sonrisa en el rostro del especialista de costos.

Prevención de Fugas ¿Ya se dio cuenta de que la manga por ser un solo cuerpo elastomérico no tiene fugas? ¡Que perspicaz! ¿Por qué es importante el Control de Emisiones Fugitivas? Una buena razón es para evitar la contaminación. Si su proceso maneja colas que pueden ser contaminantes, existen regulaciones con respecto a la prevención de fugas. Cuando usted usa válvulas con elastómero, no tiene empacaduras, sellos o vástagos que puedan filtrar.

El tipo de actuador empleado hace que sea la más económica de todas las válvulas. En función de la presión que tiene la línea, se deberá seleccionar un cierto grosor de manga elastomerica. Por esto es importante que se considere la presión de operación al especificar la válvula. ¡No todas las válvulas fueron creadas iguales! El grosor del elastómero se toma en cuenta cuando se diseña el cuerpo de la válvula. Por ello, las dimensiones de las válvulas, dado un mismo diámetro de válvula, varían ligeramente.

Por tanto el elastómero en si mismo se convierte en su primera línea de defensa contra las fugas. La redundancia es una de las primeras consideraciones de diseño para el paquete de Control y Monitoreo de Emisión Fase III. El monitoreo de emisiones de acuerdo al Método 21 Regla HON ocurre dentro del cuerpo sellado de la válvula, aislado del ambiente externo y de las condiciones de operación duras. Usted puede tener un sensor de desgaste dentro de la manga de la válvula que le indique cuando es tiempo de cambiarla (este sensor esta ilustrado en la portada de este numero del Boletín, es un opcional de las válvulas con de valor U$ 170 FOB).

Válvula Sabor Manual Las válvulas con tubo elastomerico pueden ser operadas de diferente manera. La primera de ellas es manual. La versión manual dispone de una manija que permite el cierre o apertura, por medio del giro de un tornillo que desplaza el actuador que sella la válvula.

Sabor Neumático La versión neumática usa un actuador cilíndrico para cerrar o abrir la válvula. Al igual que en los otros casos, usted deberá elegir la válvula para trabajar con una presión de línea de 15, 90 o 150 libras.


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Sabor Electromecánica Para el caso de elegir la acción eléctrica, se usan válvulas con actuadores electromecánicos.

La ilustración nos muestra una válvula neumática de actuación de tipo ON/OFF.

Sabor Control Una familia diferente lo constituyen las válvulas de control.

La actuación de tipo ON/OFF nos permite que la válvula se mantenga bien sea completamente cerrada o completamente abierta. En contraposición a las válvulas “discretas” están las válvulas “analógicas”.

Sabor hidráulica Cuando la energía de que usted dispone es de tipo hidráulica, se puede usar esta versión de actuador para la válvula. Ellas nos permiten abrir la válvula “de a poquito”. Generalmente se usan con sistemas automáticos que controlan su apertura mediante una señal neumática de 3 a 15 libras o mediante una señal eléctrica de 4 a 20 miliamperes. Cuando la aplicación a controlar tiene problemas de tipo abrasión y corrosión (obviamente esto genera otro problema: exceso de mantenimiento es necesario y abundancia de tiempo muerto), es cuando mas dramáticas serán las ventajas de la válvula de manga elastomerica. Otros casos particulares que llaman por esta válvula es cuando existen fibras u otros materiales que tienen tendencia a taponar la válvula. Santa Cruz, Av San Martin 1290, [email protected], tel. 342-2099, 345-2465 Cochabamba, Venezuela E-0866, [email protected], fax 452-3413, tel 452-3438

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Sabor AiRFlex Las válvulas AiRFlex son un diseño que permite cumplir con las dimensiones que establece el estándar ASME/ANSI B16.10.


La definición formal del factor de flujo es la siguiente (por favor abróchese el cinturón de seguridad y apague su cigarrillo):

“El numero de galones de agua a 60 ° F por minuto que pasan a través de la válvula

Las válvulas aiRFlex pueden trabajar con productos que tengan pH en el rango de 1 a 13, bajo temperaturas hasta 100°C.

totalmente abierta cuando hay una caída de presión de 1 libra fuerza por pulgada cuadrada”

Y se calcula de la siguiente forma, para los líquidos: C V = f

G f / ∆ P V

Donde f representa el flujo o caudal que usted quiere que pase por cada minuto, expresado en galones por minuto (abreviado GPM). Estas válvulas se cierran con presión de aire de la planta.

La letra G f representa la gravedad específica del fluido que esta manejando.

Por supuesto, hay requerimientos mínimos para esta presión.

Y ∆ P V es la caída de presión que usted considera aceptable al pasar por la válvula, expresada en libras manométricas de presión (psig).

Por ejemplo, la presión mínima para cerrarla debe ser de 60 libras. Y la presión también de aire también debe cumplir otro requisito: tiene que ser al menos 30 libras por encima de la presión de trabajo de fluido dentro de la tubería (¿complicado no? Lea esto 15 veces y vera como se le hace sencillo). Aunque es difícil dar precios en válvulas, no nos queremos quedar con el gusto: las válvulas aiRFlex cuestan entre 400 y 4000 dólares FOB fabrica, para diámetros desde 1” hasta 12”.

Dimensionamiento de válvulas Si usted dijo: “Esta parte del Boletín me la se. Tengo que ver el tamaño de mi tubería y ese es el tamaño de la válvula que necesito”, mas vale que lea esta parte del boletín. Para dimensionar una válvula se usa un factor que se llama “El Factor de Flujo” y tiene el alias de CV

Como usted ve, el diámetro de la tubería no tiene nada que ver con la selección de una válvula, o muy poco en todo caso, si desea hacer una buena selección. Lo importante es saber el caudal que usted desea manejar, y sobre todo, cual es su caída de presión aceptable en esta válvula. El factor C V se usa por los fabricantes de válvulas para darle a entender la capacidad de sus válvulas, y lo encontrara usted en los catálogos de cualquier fabricante.

Características de las Válvulas de Control Las válvulas de control actuadas por aire representan la forma más común de manipular el flujo en sistemas de control industrial. En la representación mostrada, se muestra esquemáticamente las variables operativas de las válvulas.


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El actuador de la válvula convierte la señal m que va a la válvula para levantarla una distancia x.

Para decirlo en sencillo: es el código genético con el cual fue creada la válvula (mas sencillo ¡imposible!).

Esta distancia x representa la fracción de la válvula abierta.

La función característica nos dice como cambia la capacidad de la válvula con el desplazamiento x. El siguiente grafico nos muestra la característica para una válvula de apertura rápida.

m x p1

p2 f

El flujo f a través de la válvula depende de cuanto se ha abierto la válvula, de la presión de entrada p1 y de la presión de salida p2. Podemos utilizar el factor de flujo también conocido como factor de capacidad, mencionado anteriormente, para calcular el flujo a través de la válvula, mediante la siguiente ecuación. f = C V f(x)

∆ P V

G f

(No se asuste, es la misma ecuación que vimos antes, pero ahora peinada). En la ecuación anterior: f = flujo volumétrico a través de la válvula, expresado en galones por minuto gpm

Factor de capacidad de la válvula, expresado en C V = gpm/psi ½ f(x) = función característica inherente a la válvula x = fracción de recorrido o levantamiento de la válvula = p1 – p2 = caída de presión a través de la válvula, expresada en psi (libras) ∆ P v

G f = Gravedad especifica del fluido

Para los que no se acuerdan, la gravedad especifica se calcula dividiendo la densidad del liquido entre la densidad del agua.

Como se puede ver, la válvula de apertura rápida esta diseñada para permitir el incremento brusco de la capacidad de la válvula f(x) con tan solo un pequeño desplazamiento inicial x. Matemáticamente hablando diríamos: “la pendiente inicial de la curva de comportamiento, es muy grande, pero pronto se convierte en prácticamente cero, y se mantiene en este valor, durante la mayor parte de su recorrido”. Pero como nadie nos exige decirlo matemáticamente, nos damos por satisfechos con la primera expl icación. Las válvulas para alivio de presión por ejemplo, son diseñadas con características de Apertura Rápida. Las válvulas de apertura rápida NO son adecuadas para regulación de caudal. Se usan sobre todo para servicio de tipo encendido/apagado. El próximo cuadro, ilustra el comportamiento de una válvula lineal.

Como se dividen 2 densidades, el resultado es un numero adimensional (a= sin, es decir un numero sin dimensiones).

La curva en este caso es una línea recta.

Función característica

La función característica de una válvula lineal, nos dice que su capacidad f(x) se incrementa en forma lineal con el recorrido x.

La función f(x) es lo que se llama función característica inherente de la válvula.

La línea recta se caracteriza por tener una pendiente que es constante en todo el recorrido.


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Note que en el caso de la válvula lineal, nunca hemos dicho que el caudal sea lineal con el recorrido x. Hemos dicho que la capacidad de la válvula es lineal. Para determinar el caudal, se tiene la formula mencionada anteriormente, que nos dice que el caudal varia como la raíz cuadrada de la caída de presión.


Rangeabilidad de Válvulas La división del máximo flujo controlable entre el mínimo flujo controlable. Eso es la rangeabilidad de una válvula. Controlable significa que se puede variar el flujo hacia arriba o hacia abajo sin dañar la válvula. Para efectos prácticos, podemos definir los límites controlables como el 5% y el 95% del recorrido x. Rangeabilidad =

Flujo( x

95%) Flujo( x = 5%) =

Examinando las graficas presentadas con anterioridad, se puede concluir que la rangeabilidad:

Finalmente tenemos la función característica correspondiente a la válvula de Igual Porcentaje.

•

Para una válvula de apertura rápida es menor que 3 (pobre)

•

Para una válvula lineal es de 95/5 = 19

•

Para válvulas de igual porcentaje se construyen con parámetros de rangeabilidad de 50 y 100. El parámetro de rangeabilidad es una constante en la ecuación modelo de característica de igual porcentaje, su rangeabilidad nominal inherente.

Como nota final, diremos que las características examinadas hasta aquí, son las llamadas inherentes a las válvulas, por contraposición a las llamadas características instaladas de las válvulas. Las características instaladas representan la variación de flujo a través de la válvula en función del recorrido x, tomando en cuenta que existe una caída de presión variable a través de la válvula cuando cambia el flujo. Pero como eso es harina de otro costal, lo dejaremos para otro Boletín. J.S. **********

La curva característica para esta válvula nos explica que se trata de una función cuadrática. Es decir que el valor funcional varía como el cuadrado de x. La pendiente de esta curva, comienza con un valor muy bajo y se va incrementando a medida que se incrementa el recorrido x (o la apertura). Tal vez no sea evidente del grafico, pero esta curva nos habla de una válvula cuyo porcentaje de desplazamiento, se corresponde con un igual porcentaje de incremento del caudal.

Artículo preparado por: MBA Ing. Adolfo Jimmy Saldivias, con información proporcionada por RFValve. Su opinión sobre este artículo será muy bienvenida y puede hacerla llegar mediante carta, e-mail o fax a nuestra dirección. O puede visitar nuestro sitio en Internet y hacernos saber su opinión:

www.cnb.net/~tecsim


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Nombre

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e-mail

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Solo llene los datos que tenga, si hacen falta mas, lo volvemos a llamar. Aplicación Composición química

Característica

Mínimo

Normal

Máximo

pH Temperatura °C Densidad Flujo GPM Viscosidad cp Válvula falla

¿Normalmente Cerrada? ¿Normalmente Abierta?

Accionamiento

3-15 psi? 4-20 mA? 24 Vdc? 220 Vac?

¿Tiene Bridas?

Diámetro

¿On/Off o Analógica?

Actuador: ¿Neumático? ¿Eléctrico? ¿Hidráulico?

Presión entrada

Presión salida

Max. Caída de presión


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B12 Valvulas Pinch

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