CARLOS JAVIER PIZARRO ARANZAES EJERCICIOS PROPUESTOS. ENTREGA Nº 1
EJERCICIOS PROPUESTOS. ENTREGA Nº 1 Autor: Carlos Javier Pizarro Aranzaes Asignatura 50947: Análisis y diseño de procesos químicos Máster Universitario en Ingeniería Industrial Curso 2016/2017 I.
Un método estándar para instrumentar una válvula de control es el denominado de “doble bloqueo y purga”, o en terminología anglosajona ‘double block and bleed’, cuyo esquema se muestra a continuación en la figura 1:
Figura 1. Esquema de conexión de las válvulas.
Bajo condiciones normales, las válvulas a, b y c están abiertas y las d y e cerradas. Responde lo siguiente: A. Explica, cuidadosamente, la secuencia de apertura y cierre de las válvulas necesarias para cambiar el vástago de la válvula de control. El fluido que interviene en el proceso circula, según el diagrama mostrado antes, de izquierda a derecha. Antes de continuar, es importante citar las características de los dos tipos de válvulas que aparecen en el diagrama. La válvula que aparece en la zona superior del diagrama, tal como se indica, es una válvula de globo. A continuación, en la figura 2, se muestran dos imágenes de la válvula, una abierta, dejando que el fluido circule, y otra cerrada, impidiendo la circulación de fluido [1].
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Figura 2. Válvula de globo. a) Posición abierta, b) posición cerrada.
Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que cierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería. Se utiliza para regulación de circulación del caudal del fluido, y aguanta maniobras de cierre y apertura frecuentes. Se utiliza en aplicaciones generales, de líquidos, vapores, gases corrosivos y pastas semilíquidas. Dentro de sus ventajas se encuentra el control preciso de la circulación, siendo sus desventajas la gran caída de presión que provoca y el costo relativo elevado [2]. El resto de válvula que aparecen en la figura 1 son válvulas de compuerta. A continuación, en la figura 3, se muestran dos imágenes de la válvula, una abierta, dejando que el fluido circule, y otra cerrada, impidiendo la circulación de fluido [1].
Figura 3. Válvula de compuerta. a) Posición abierta, b) posición cerrada.
La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento. Se utiliza para regulación de circulación del caudal del fluido, y aguanta maniobras de cierre y apertura frecuentes. Se utiliza en aplicaciones generales, de aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, y líquidos corrosivos. Dentro de sus ventajas se encuentra su alta capacidad, su bajo costo, y un diseño y funcionamiento sencillos, siendo sus desventajas el control deficiente de la circulación y que produce cavitación con baja caída de presión [2].
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CARLOS JAVIER PIZARRO ARANZAES EJERCICIOS PROPUESTOS. ENTREGA Nº 1 Una vez descritos los tipos de válvulas, se procede a describir las maniobras realizadas en el cambio del vástago de la válvula de control “b”. Para ello, se supondrá que se desea no interrumpir el caudal del fluido que circula, según la figura 1, de izquierda a derecha. 1. Se va abriendo la válvula de globo “d” mientras se va cerrando la válvula de control “b” 2. Se cierra la válvula de compuerta “a”. 3. Se cierra la válvula de compuerta “c”. 4. Se abre la válvula de compuerta “e”, para descargar el fluido que pueda permanecer entre las válvulas “a” y “c”. 5. Con el tramo válvula “a”-válvula ”c” cerrado, se procede a cambiar el vástago de la válvula de control. 6. Se cierra la válvula de compuerta “e”. 7. Se abre la válvula de compuerta “c”. 8. Se abre la válvula de compuerta “a”. 9. Según se vaya cerrando la válvula de globo “d”, se va abriendo la válvula de control “b”. B. ¿Qué cambios deberíamos hacer en el esquema si la corriente de proceso no contuviera un químico pero sí agua de proceso? Dentro del término "Aguas de proceso" se engloban aguas de calderas, agua de refrigeración, para cambiadores de calor y motores, disolución de productos químicos, etc. Normalmente tiene una conductividad de entre 0.1 y 50 uS/cm, y la dureza es muy baja para poder evitar la formación de depósitos en los equipos de intercambio de calor. Se deben eliminar tanto el oxígeno como de dióxido de carbono ya que provocan corrosión [3]. Por ello, si se sustituye el fludio que circula por agua de proceso, ésta puede volver a ser aprovechada, y no desperdiciada en un ciclo abierto. Su aprovechamiento se debe a que esta agua es tratada para tener propiedades diferentes al agua de uso común (ACS). C. Se ha sugerido que la válvula de bypass (válvula “d”) debe reemplazarse por otra válvula de compuerta para ahorrar dinero. Las válvulas de compuerta son baratas ya que funcionan como válvulas on/off. ¿Qué recomendarías? Como se explicó en el apartado a), las válvulas de compuerta son de un funcionamiento sencillo, siendo utilizadas para permitir o para impedir completamente el paso de un fluido, no siendo adecuadas cuando lo que se busca es controlar el caudal del fluido. Por otro lado, las válvulas de globo son utilizadas para el control del caudal del fluido. Su precio es relativamente alto comparada con una válvula de compuerta.
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CARLOS JAVIER PIZARRO ARANZAES EJERCICIOS PROPUESTOS. ENTREGA Nº 1 Todo depende de las características del proceso y del fluido. Si el caudal del fluido no está sometido a variaciones bruscas de su valor, la mejor opción es la válvula de compuerta, pues o bien permanece cerrada cuando está en funcionamiento la válvula de control, o bien permanece completamente abierta cuando se realiza alguna maniobra de inspección o mantenimiento en la línea de fluido principal. D. ¿Qué consecuencias traería la eliminación de la válvula bypass (válvula “d”)? No podrían realizarse maniobras de mantenimiento en la válvula de control sin detener el flujo del químico. II.
Haz un esquema de un diagrama de tuberías e instrumentación para un depósito que recibe un líquido de proceso a través de una tubería con aislamiento de 4’’ Sch 40. La función de este depósito es almacenar aproximadamente 5 minutos de volumen de líquido y proporcionar capacidad a una bomba de alimentación, conectada al fondo del depósito por medio de una tubería 6’’ Sch 40. El diagrama debe incluir lo siguiente: A. El depósito se numera como V-1402 y la bomba/s como P-1407 A/B. B. El lado de descarga de la bomba se adapta a una tubería de acero al carbono de 4’’ Sch 40 que se encuentra cubierta con aislamiento. C. En la línea de descarga de la bomba se localiza una válvula de control, y una disposición de doble bloqueo y purga. D. Tanto las bombas como el depósito tienen válvulas de aislamiento (compuerta). E. Las bombas deben tener líneas de drenaje que descargan a un sumidero químico. F. El depósito está equipado con indicadores in situ de presión y temperatura. G. El depósito tiene una válvula de alivio de presión fijada a 2.3 bar que descarga a un sistema de antorcha. H. El depósito tiene una válvula de drenaje y otra de muestreo. Ambas se encuentran conectadas al depósito por sendas tuberías de acero al carbono de 2’’ Sch 40. I.
El nivel del tanque se emplea para controlar el flujo de líquido que sale del depósito mediante ajuste del setting de la válvula de control en el lado de descarga de la bomba.
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CARLOS JAVIER PIZARRO ARANZAES EJERCICIOS PROPUESTOS. ENTREGA Nº 1 III.
Referencias [1] http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/types-of-valves.html Fuente consultada el 19 de febrero de 2017. [2] http://www.monografias.com/trabajos11/valvus/valvus.shtml Fuente consultada el 19 de febrero de 2017. [3] http://www.lenntech.es/aplicaciones/proceso/agua-de-proceso.htm Fuente consultada el 19 de febrero de 2017.
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