HEURÍSTICAS PARA VÀLVULAS PRESENTADO POR: DE LA HOZ IVAN HERRERA JOSEPH PACHÒN KATHERINE RODRIGUEZ WILLIAM
Universidad del Atlàntico Facultad de ingenierìa Programa de Ingenierìa Quìmica Diseño de plantas I 2017-1
Válvulas Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. 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 vació hasta mas de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.[1]
FLUJO EN VALVULAS Al seleccionar una válvula se debe tener en cuenta la función que esta va a realizar, de este modo se podrá seleccionar según su empleo. Generalmente las funciones de la válvula son: Abrir/Cerrar, Desviar, y Regular. [2]
ABRIR Y/O CERRAR
1. LA
VÁLVULA
DISEÑADA DE
ESTÁ
PARA
COMPLETAMENTE
PERMITIR
FUNCIONALIDAD
TAPÓN,
MARIPOSA
Y
SE
EL
FLUJO
ABIERTA A
RECOMIENDA
BOLA.
[2]
O
TRAVÉS USAR:
COMPLETAMENTE
DE
LAS
UNA
TUBERÍA.
VÁLVULAS
DE
CERRADA
PARA
ESTE
Y
ESTÁ
TIPO
COMPUERTA,
2. DESVÍO.
LA
VÁLVULA
DERIVACIÓN, OTRA. EN
USAR:
TUBERÍAS
PEQUEÑAS.
PARA
DE
UTILIZA
DESVIAR
VÁLVULAS
DE
DIÁMETRO
PARA
ECONÓMICO [2]
O
SE
TAMAÑOS
USAR
DOS
DESVÌO
PARA
UN
COMPLETAMENTE
CLAVIJA
O
PEQUEÑO, DE
DIVIDIR
DE
EL DE
ALREDEDOR
TUBERÍA
VÁLVULAS
BOLA
MÁS
ABIERTAS
FLUJO
FLUJO TRES DE
A
DOS
UNA
VÍAS,
DN
GRANDES, /
ENTRE
100
RAMA
ESTAS
(4
UNA
O
SE
EN
ES
CADA
DE
LA
UTILIZAN
PULGADAS)
USUALMENTE
CERRADAS,
LÍNEAS
Y
MÁS
MÁS RAMA.
3.
REGULACIÒN
REGULACIÓN. AJUSTADA UNA
VÁLVULA
MANUALMENTE
DETERMINADA
FLUJO
A
BOMBA
TRAVÉS
CORROE
BUFFERFLY,
O
EL
DE
UN
DE
PARCIALMENTE
MANERA ESTA
SISTEMA
DE
QUE
EL
AUMENTO SE
AGUJA,
DE
LA
FLUJO
TUBERÍAS
CAÍDA
RECOMIENDA
VÁLVULA
CERRADA
INSTALACIÓN
SOBREDIMENSIONADA,
FALTAS.
TIPO
ESTÁ
VELOCIDAD.
LIGERAMENTE
ANTICIPANDO SE
LA
DE EL
A
Y
TRAVÉS
PUEDE
COMPLEJAS,
TOMANDO PRESIÓN
USO
DE:
REGULADORA,
A
REGULADA
LA
DE
SER O
TUBERÍA
DISEÑADA
PARA
TRAVÉS
PINCH
O
DE
LA
TIPO
SE
PARA
PERMITIR
"HOLGURA"
VÁLVULAS
TIPO
LA
ACTIVAMENTE
CON
TUBERÍA
USO
[2]
DE
VÁLVULA A
DIAFRAGMA,
APRIETE.
MANTIENE
EQUILIBRAR
EL
LA
O
MEDIDA
A EL
UNA Y QUE
MARIPOSA
O
Válvulas Se sugiere: 1. Seleccionar una válvula que funcione entre 10% y 80% de apertura a los caudales previstos. [2] La mayoría de las válvulas se diseñan para cuando el caudal de apertura de la válvula es del 50% este sea el del estado estacionario para el flujo, es decir se diseñan para que trabajen a mitad de su carrera. [3] 2. Elegir una válvula que no sea más pequeña que la mitad del tamaño de la tubería. Una típica válvula de control de tipo globo tiene una amplitud de alcance la relación de máximo a mínimo caudal controlable de 50:1.[2]
Válvulas Se sugiere: 3. Mantener la velocidad de entrada de válvulas debajo de 300 ft/s para tuberías de 2” y menores, y 200 ft/s para tamaños más grandes. [2] 4. Las válvulas de compuerta deben estar totalmente abiertas o totalmente cerradas. Una válvula de compuerta operando con apertura parcial pierde estanqueidad. [3] 5. Si se desea variar la temperatura de suministro y mantener un caudal constante, úsese válvulas de tres vías. [3]
Válvulas Se sugiere: 6. Las válvulas de globo se utilizan para gases, para el control y siempre que se requiera una cerradura total al flujo. Las válvulas de globo tienen alta caída de presión y se utilizan para flujos grandes. Las de mariposa y bola presentan caídas de presión relativamente bajas. Las válvulas de compuerta son para la mayoría de los otros servicios. [4,5]
A través de una válvula de control, el fluido se acelera a una cierta velocidad máxima. En este punto la presión se reduce a su valor más bajo. Si esta presión es menor que la presión de vapor del líquido, el flasheo producirá burbujas o cavidades de vapor. Si la presión sube por encima de la presión de vapor, las burbujas o las cavidades se derrumban, lo que causa ruido, vibración y daños físicos. [4]
HEURÍSTICAS
Válvulas, Caídas de presión, flasheo y cavitación. Para evitar el flasheo y cavitación aguas abajo en válvulas debe asegurarse que la caída en presión no esté debajo de la presión de vapor del líquido en cuestión. Si existe opción en el diseño para que no exista flasheo será el mejor camino .Si no hay opción, ubique la válvula para que parpadee en un recipiente si es posible. [6]
Para calcular la caída de presión permitida se recomienda hacer uso de la siguiente ecuación:
Esto da la DP máxima que es efectiva en la producción de flujo. Por encima de este DP no se producirá flujo adicional, ya que el flujo será restringido por el parpadeo. [3]
Dimensionamiento Por medio de las siguientes ecuaciones se obtienen valores que permiten correlacionar por medio de tablas y diagramas la válvula correcta según sus necesidades.
Para líquidos:
Para gases y vapores:
Tipo de Valvula Para cuando existe Flasheo y/o Cavitaciòn: Nota: Esta tabla puede servir como guía aproximada, ya que las capacidades de flujo reales difieren entre los productos del fabricante y los tamaños de las válvulas individuales. (Fuente: ISA "Manual de Válvulas de Control" Página 17). El coeficiente de válvula calculado es sólo ligeramente superior al coeficiente de una válvula estándar y debe seleccionarse el siguiente tamaño mayor. [2]
VÁLVULAS DE CONTROL HEURÍSTICAS PARA LA SELECCIÓN DE VÁLVULAS
EN GENERAL PARA EL DISEÑO DE VÁLVULAS DE CONTROL DEBE TENER EN CUENTA:
LA CAÌDA DE PRESIÒN: En las válvulas de control la caída de presión requerida es por lo menos 0,69 bar (10 psi), para lograr un buen control. [4]
PÈRDIDA DE CARGA:
LA VELOCIDAD DE SALIDA: Cuando se usan sensores para
Para buen control regulación de flujo, es que el sensor cuando sea posible, se ubique corriente arriba de la hacer que la válvula válvula de control, esto se debe a tome el 50%-60% de la que si se coloca corriente abajo, la perdida de carga del apertura de la válvula y por tanto la caída de presión puede afectar la sistema que fluye. [3] medición del flujo. [5]
EN GENERAL PARA EL DISEÑO DE VÁLVULAS DE CONTROL DEBE TENER EN CUENTA:
CONTROL DEL FLUJO I.
Se colocan válvulas de cheque antes de los medidores de desplazamiento positivo, para evitar el flujo inverso. [8]
PÈRDIDA DE CARGA:
ACTUADORES:
Si se requiere controlar Los actuadores de las válvulas se seleccionan de acuerdo a la simultáneamente velocidad de apertura/cierre de la presión y velocidad de válvula que se requiera y la potencia. flujo se requieren dos Para tiempos entre 15 segundos y 4 válvulas. Con una sola minutos se usan actuadores eléctricos de baja potencia. válvula solo se puede Selecciónese un actuador controlar una de estas neumático, a menos que sea dos variables. [3] estrictamente necesario otro tipo de actuador.[3]
EN GENERAL PARA EL DISEÑO DE VÁLVULAS DE CONTROL DEBE TENER EN CUENTA:
CONTROL: Para un buen control siempre que sea posible, hacer que la válvula de control tomar el 50% -60% de la pérdida de la cabeza del sistema de flujo.
VELOCIDAD DE ENTRADA:
Mantenga la velocidad de entrada de la válvula por debajo de 300 pies / seg para 2 ≤ y menor, y 200 pies / seg para tamaños mayores.
VELOCIDAD DE SALIDA:
Para estimar la velocidad de salida de válvulas úsese en lugar de los datos del fabricante: ��=0.42��Dh
VÁLVULAS DE SEGURIDAD
SE SOBREDIMENSIONA UNA VÁLVULA PARA ADICIONAR "FACTOR DE SEGURIDAD" EN LOS CÁLCULOS DEL SISTEMA. Las rutinas de dimensionamiento incluyen factores operacionales tales como una tolerancia excesiva por ensuciamiento o corrosión. Las rutinas de dimensionamiento incluyen factores operacionales tales como una tolerancia excesiva por ensuciamiento o corrosión. Tolerancia del diseño: Qsizing = 1,3 Qnormal Qsizing = 1,1 Qmaximum
VÁLVULAS DE ALIVIO (DE SEGURIDAD O VENTEO) Válvulas de alivio (de seguridad o venteo) son colocadas usualmente en recipientes que contienen gases a elevadas presiones o líquidos muy volátiles. También válvulas de seguridad de vacío, son instaladas y por el contrario a las de venteo, estas admiten aire o un gas inerte para contrarrestar el “exceso de vacío” y evitar implosiones en los recipientes.[6]
CAUSAS COMUNES DE SOBREPRESIÓN:
FUEGO EXTERNO
FALLA EN TUBO DE I.C.
FALLA DE ELECTRICIDAD
SALIDA BLOQUEADA
EXPANSIÒN DEL FALLA EN LIQ. DE ENFRIAMIENTO LÌQUIDO
FALLA EN CONTROL
RXN QUÍMICA
Reglas básicas para válvulas de seguridad 1. Comprobar la metalurgia de hidrocarburos ligeros intermitentes durante alivio. Pueden producirse temperaturas muy bajas. 2. Siempre verifique la fuerza de reacción del tubo de escape. 3. Los gatos de mano son una gran ayuda en grandes válvulas de alivio por varias razones. Una de ellas es para dar al operador la oportunidad de volver a colocar una válvula de alivio de fugas.
4.
Las válvulas de asiento plano tienen una ventaja sobre las válvulas con bisel si las fuerzas de la planta tienen que reface las superficies.
5. La presión máxima de una explosión de un hidrocarburo y aire es de 7 ¥ presión inicial, a menos que ocurra en una tubería larga donde se puede establecer una onda estacionaria. Puede ser más barato diseñar algunos pequeños recipientes para soportar una explosión que proporcionar un sistema de alivio de seguridad. Es típico especificar 1 / 4≤ como grosor mínimo de placa (sólo para acero al carbono).
COSTOS: LUEGO DE SELECCIONAR LA VÁLVULA, MÁS DE UN TIPO DE VÁLVULA PUEDE SER ADECUADO PARA UN TRABAJO ESPECÍFICO, ENTONCES LA SELECCIÓN DEBE REALIZARSE SEGÚN EL COSTO Y LA DISPONIBILIDAD EN EL MERCADO.[8]
Referencias bibliográficas: [1] Pachano. (2015). Válvulas de Control. Marzo 21, 2017, de Universidad Nacional Experimental del Táchira Sitio web: http://www.unet.edu.ve/~nduran/Teoria_Instrucontrol/Valvulas_de_co ntrol.pdf [2] Hall, S. (2012). Fluid Flow. En RULES OF THUMB FOR CHEMICAL ENGINEERS (pp. 26-27). 5ª Ed. The Boulevard, Langford Lane, Kidlington, Oxford, UK: Elsevier Inc. [3] Branan, C. (2005). Fluid Flow. En RULES OF THUMB FOR CHEMICAL ENGINEERS (pp. 22-28). 4ª Ed. Linacre House, Jordan Hill, Oxford, UK: Elsevier Inc. [4] Warren, D., Seider, J., Seader D., & ewin, R. Heuristics for Process Synthesis. Product & Process and Desing Principles (p. 187) 2ª Ed. Versión digital. John Wiley and Sons, Inc. [5] Johan, B. (2011). AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL REGULATORIO DE UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN EXTRACTIVA A NIVEL PLANTA PILOTO PARA LA PRODUCCIÓN DE ETANOL ANHIDRO. Marzo 21, 2017, de Universidad Nacional de Colombia, Bogotá Sitio web: http://www.bdigital.unal.edu.co/5094/
Referencias bibliográficas: [6] Márquez, F. (2003). Síntesis de procesos químicos. Marzo 21, 2017, de Universidad de Concepción Sitio web: http://www2.udec.cl/~alejanpe/sintesis/sintesis.pdf [7] Tourton, R. (2009). En Analysis Synthesis, and Desings of Chemical Processes (p.347). Massachusetts: Pearson Education. [8] Falcon, J. & Chavarro, K. (2012). REVISIÓN DE HEURÍSTICAS Y CONCEPTOS PARA EL DISEÑO DE EQUIPOS UTILIZADOS EN PROCESOS DE REFINACIÓN DEL PETRÓLEO. Marzo 27, 2017, de Universidad San Buenaventura, Seccional Cartagena Sitio web: http://bibliotecadigital.usbcali.edu.co/jspui/bitstream/10819/1145/1/R evisi%C3%B3n%20de%20heur%C3%ADsticas%20y%20conceptos_Jorg e%20Andr%C3%A9s%20Amador%20Falc%C3%B3n_USBCT_2012.pdf
GRACIAS!
HEURÍSTICAS PARA LA SELECCIÓN DE VÁLVULAS
DE LA HOZ IVAN, HERRERA JOSEPH, PACHÒN KATHERINE & RODRÍGUEZ WILLIAM
