INTRODUCCION VALVULAS

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS-FILIAL PIURA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

INTRODUCCION

En el presente trabajo damos a conocer todo lo referente a válvulas usadas en el campo de ingeniería civil. Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstrue en forma parcial uno o más orificios o conductos. !as válvulas son válvulas son unos de los instrumentos de control más control más esenciales esenciales en la industria. industria. "ebid "ebido o a su dise#o  materiales, materiales, las válvulas pueden abrir  cerrar, conectar  desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos  gases, desde los más simples $asta los más corrosivos o tó%icos. &us tama#os van desde una fracción de pulgada $asta ' ft ( m) o más de diámetro. *ueden trabajar con presiones que van desde el vació $asta mas de + lbin- (/ 0pa)  temperaturas desde las criog1nicas $asta 2 34 (52 36). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto7 en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia. !a palabra flujo e%presa el movimiento movimiento de de un fluido, pero tambi1n significa para nosotros la cantidad total de fluido que $a pasado por una sección de terminada de un conducto. 6audal es el flujo por unidad de tiempo tiempo77 es decir, la cantidad de fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo.

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VÁLVULAS En la regulación de los distintos procesos de una planta industrial tendrán un papel fundam fundament ental al las válvul válvulas. as. 6on ellas ellas podrem podremos os control controlar ar los caudal caudales es de las distintas distintas corrientes implicadas implicadas en el proceso, además de las condiciones condiciones internas de presión de depósitos  recipientes. Una válvula consistirá básicamente en un cuerpo principal dentro del cual van alojados alojados el obturador obturador  los asientos, asientos, elementos que me definirán el paso de fluido fluido permitido en cada momento. El obturador consiste en un mecanismo móvil que varía su posición con respecto al asiento, siendo el caudal de paso directamente proporcional a la superficie libre e%istente entre el embolo  el asiento. *or su dise#o deberá acoplar perfectamente perfectamente sobre el asiento asiento para proporcionar proporcionar un cierre $erm1tico cuando la válvula est1 cerrada. El movimiento del obturador estará comandado por un vástago al que es solidario, siendo este el elemento donde físicamente se act;a para controlar la posición del obturador. &u movimiento podrá ser lineal o rotativo dependiendo del dise#o de la válvula. 6abe decir que el cuerpo de la válvula debe estar realizado en un material resistente, capaz de resistir la presión má%ima posible en la línea a la vez que garantiza la $ermeticidad del dispositivo. El cuerpo de la válvula deberá estar dotado de alg;n elemento, tal como bridas o rosca, para su cone%ión a la línea. !a cone%ión de la válvula a la línea dependerá de las características de estas ;lti ;ltima mas. s. En condu conducc ccio ione ness de menos menos de dos pulg pulgada adass  en toda todass aquel aquella lass destinadas a transporte de sulf$ídrico se optarán por el acople de las válvulas mediante soldadura. En líneas maores a dos pulgadas se recurre a la unión embridada. "e acuerdo con el dise#o del cuerpo de la válvula  el movimiento del obturador podremos clasificar los diferentes tipos de válvulas. En el diagrama de la siguiente pági página na pres presen enta tamo moss los los dife difere rent ntes es tipo tiposs de válv válvul ulas as que que surg surgen en de esta esta clasificación. Una clasificación quizás más importante es aquella que caracteriza las válvulas seg;n la función que van a desempe#ar en el sistema. ⪚n la cual tendremos los siguientes tipos de válvulas< = >álvulas de control de corrientes. = >álvulas de seguridad. = >álvulas de retención.

El tipo de servicio: • • • •

!íquidos. ?ases. !íquidos con gases. !íquidos con sólidos. INSTALACIONES INSTALACIONES SANITARIAS


?ases con sólidos. >apores generados instantáneamente por la reducción en a presión del sistema. 6on corrosión o sin corrosión. 6on erosión o sin erosión. • •

• •

Una vez definidas las funciones  el tipo de servicio, se puede seleccionar el tipo de válvula usando la lista de la clasificación de válvulas.

La selección de la válvla depende ade!ás de: ) @nfluencia de las impurezas en el agua 6uando el agua vaa cargada con arena, limo o carbonatos, las válvulas con flujo conc1ntrico  pasos mu c$icos(giros) tienen el inconveniente de que se pued pueden en obtu obtura rarr  qued quedar ar fuer fuera a de serv servic icio io.. *ara *ara este este tipo tipo de serv servic icio io probablemente la válvula tipo mariposa sea la más conveniente +) 6onsideraciones sobre difusión 6uando la dispersión proveniente de válvulas de descarga libre tiene alguna objeción, objeción, como en el caso de instalaciones instalaciones el1ctricas el1ctricas cercanas, las válvulas de aguja pueden ser una solución adecuada, debido a la descarga concentrada. !as tipo mariposa para aberturas parciales  las de c$orro divergente divergente efect;an efect;an una considerable dispersión del c$orro, "ebido a estas condiciones, algunas válvulas requieren tanques disipadores. ') 0antenimiento En la sele selecc cció ión n del del tipo tipo de válv válvul ula a se debe deben n $ace $acerr cons consid ider erac acio ione ness de mantenimie mantenimiento, nto, como lo es la facilidad facilidad  frecuencia frecuencia de las reparaciones, reparaciones, lo que tendrá importancia en los costos de operación  confiabilidad del servicio. !a cavitación es una amenaza siempre presente en válvulas de gran carga  $a sido una de las principales causas de la discontinuidad ocasionadas por las prim primer eras as válv válvul ulas as de aguj aguja, a, some sometitida dass a requ requer erim imie ient ntos os estr estric icto toss de mantenimiento. /) &elección final &i dos o más válvulas válvulas son de igual manera adecuadas adecuadas funcionalmente funcionalmente para un determinado proecto, la selección de la válvula dependerá de su costo inicial  costo de mantenimiento. 2) >álvulas de emergencia INSTALACIONES INSTALACIONES SANITARIAS


En tuberías a presión no es suficiente la instalación de sólo una válvula de servicio. Es necesario considerar tambi1n la colocación de una válvula para emergencia o cierre por mantenimiento, localizada  controlada de manera que el cierre rápido por emergencia, en condiciones desbalanceadas, est1 asegurado en cualquier circunstancia  no se produzca así golpe de ariete.

c" Consideraciones so#re di!ensiones !as válvulas tipo mariposa pueden ser del mismo diámetro que la tubería o un poco maor,  las de tipo esf1rico es usual que el diámetro sea el mismo que el de la tubería, como las tres válvulas esf1ricas a la entrada de casa de máquinas que reciben el flujo proveniente de la represa.

Válvla de control !a válvula automática de control generalmente constitue el ;ltimo elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso se comporta como un orificio cua sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada.

$artes de la válvla de control% !as válvulas de control constan básicamente de dos partes que son< la parte motriz o actuador  el cuerpo.

Actador < el actuador tambi1n llamado accionador o motor , puede ser neumático, el1ctrico o $idráulico, pero los más utilizados son los dos primeros, por ser las más sencillas  de rápida actuaciones. 9pro%imadamente el A de las válvulas utilizadas en la industria son accionadas neumáticamente. !os actuadores neumáticos constan básicamente de un diafragma, un vástago  un resorte tal como se muestra en la figura. !o que se busca en un actuador de tipo neumático es que cada valor de la presiónrecibida por la válvula corresponda una posición determinada del vástago. Beniendo en cuenta que la gama usual de presión es de ' a 2 lbspulg- en la maoría de los actuadores se selecciona el área del diafragma  la constante del resorte de tal manera que un cambiode presión de + lbspulg-, produzca un desplazamiento del vástago igual al A del total de la carrera. •

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9ctuador de una válvula de control.

Cerpo de la válvla< este esta provisto de un obturador o tapón, los asientos del mismo  una serie de accesorios. !a unión entre la válvula  la tubería puede $acerse por medio de bridas soldadas o roscadas directamente a la misma. El tapón es el encargado de controlar la cantidad de fluido que pasa a trav1s de la válvula  puede accionar en la dirección de su propio eje mediante un movimiento angular. Esta unido por medio de un vástago al actuador. •

Cate&or'as de válvlas% "ebido a las diferentes variables, no puede $aber una válvula universal7 por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se $an creado innumerables dise#os  variantes con el paso de los a#os, conforme se $an desarrollado nuevos materiales. Bodos los tipos de válvulas recaen en nueve categorías< válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de apriete, válvulas de diafragma, válvulas de mac$o, válvulas de retención  válvulas de desa$ogo (alivio). Estas categorías básicas se describen a continuación. &eria imposible mencionar todas las características de cada tipo de válvula que se fabrica  no se $a intentado $acerlo. 0ás bien se presenta una descripción general de cada tipo en un formato general, se dan recomendaciones para servicio, aplicaciones, ventajas, desventajas  otra información ;til para el lector.

Válvlas de re&lación Esta clase de válvulas se utilizará para realizar el control de caudal, presión, etc. de las distintas corrientes de proceso. !os principales elementos que componen una válvula de regulación,  su disposición en la misma son los que aparecen en el esquema de la siguiente página<





El mecanismo básico de funcionamiento de estos elementos será la regulación del caudal de paso controlando la posición relativa del obturador respecto al asiento. !a forma  mecanismo mediante el cual se materializa el movimiento del obturador son los que nos los distintos tipos de válvulas e%istentes. "entro de este grupo de válvulas encontraremos diversos tipos dependiendo de su dise#o constructivo. !as características de asiento, obturador  movimiento de este ;ltimo nos determinarán los posibles servicios a los que pueden ser dedicados cada tipo de válvula. En las pró%imas páginas se pasará a presentar los esquemas correspondientes a los distintos tipos de válvulas. Una característica mu importante de una válvula de regulación será su accionamiento. ⪚n el accionamiento de la válvula tenemos< = >álvulas manuales. = >álvulas automáticas.

Válvlas !anales !as válvulas manuales e%igen la acción directa del usuario sobre ellas para efectuar su regulación. El obturador es movido por la misma fuerza ejercida por el operador, e%istiendo diversos mecanismos de transmisión de la fuerza como pueden ser reductores, trenes de engranajes, etc a trav1s de los cuales se transforma la acción $umana en una variación de la posición del obturador. Este tipo de válvula e%ige la presencia física de un operador en el equipo para su regulación. "ebido que no es posible su accionamiento remoto estas válvulas no admiten su uso como elementos finales de regulación de un sistema de control de procesos. !as válvulas de accionamiento manual se usarán en líneas donde no sea necesario una regulación frecuente de la corriente para mantener  controlar el r1gimen del proceso. &alvo e%cepciones, en una planta de proceso industrial las válvulas manuales se utilizan ;nicamente como elementos de bloque de líneas, a que las aplicaciones donde se requiere la modulación de la corriente de paso se recurre a válvulas automáticas. 6on el objeto de poder aislar líneas o zonas del circuito de una instalación se instala una serie de válvulas manuales que servirán para bloquear la línea cuando ello sea necesario. E%isten situaciones donde por razones de seguridad es necesario garantizar la circulación o el bloqueo de una línea, surgiendo así las válvulas 6&8  6&6. Estas se caracterizan por encontrarse selladas, imposibilitando así su manipulación incontrolada. 6uando sea necesario bloquear o abrir la línea, seg;n los casos, se tendrá que romper el precinto de la válvula  tras su manipulación se deberá de nuevo precintar  sellar. INSTALACIONES SANITARIAS


= >álvulas 6&8 ( Car Seal Open). Este tipo de válvula se instala en líneas donde se debe asegurar que la válvula se encuentre abierta permitiendo el paso libre de corriente por la línea. = >álvulas 6&6 ( Car Seal Close). Estas válvulas se usan en conducciones donde se requiere que la línea este cerrada  un cambio de posición de la válvula implicaría una situación de riesgo. >eamos a$ora un montaje tipo en el que podemos ver el funcionamiento de este tipo de válvulas.

!as válvulas 6&8 nos asegurarán el correcto funcionamiento de la válvula de seguridad (&>) al no impedir el paso del fluido por la línea. *or otro lado la función de la 6&6 es in$abilitar el bpass, a que de otro modo el fluido pasaría por 1l en vez de ir a la &>. En el supuesto de que por cuestiones de mantenimiento o reparación fuera necesario trabajar en la válvula de seguridad esta se aislaría mediante las dos 6&8, pasando la corriente por el bpass $abilitado por la apertura de la 6&6. 9 veces en el dise#o de unidades la presión de dise#o de algunos recipientes de la misma es menor al Shut-Off de la (* a CD) de la bomba situada aguas abajo. *or este motivo las válvulas de bloqueo aguas abajo del recipiente deben ser 6&8, de forma que se garantice un caudal de fluido en la línea de forma que no se sobrepase la presión límite de los recipientes.







Válvlas de co!perta !a válvula de compuerta es de vueltas m;ltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento



ecomendada para< • • • •

&ervicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación. *ara uso poco frecuente. *ara resistencia mínima a la circulación. *ara mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.

9plicaciones< &ervicio general, aceites  petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases  líquidos no condensables, líquidos corrosivos. >entajas< 9lta capacidad. 6ierre $erm1tico. Fajo costo. "ise#o  funcionamiento sencillos. *oca resistencia a la circulación.

• • • • •

"esventajas< • • •

6ontrol deficiente de la circulación. &e requiere muc$a fuerza para accionarla. *roduce cavitación con baja caída de presión. INSTALACIONES SANITARIAS

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"ebe estar cubierta o cerrada por completo. !a posición para estrangulación producirá erosión del asiento  del disco.

>ariaciones< • • •

•

6u#a maciza, cu#a fle%ible, cu#a dividida, disco doble. 0ateriales 6uerpo< bronce, $ierro fundido, $ierro, aceroforjado, 0onel, acero fundido, acero ino%idable, plástico de *>6. 6omponentes diversos.

@nstrucciones especiales para instalación  mantenimiento< !ubricar a intervalos periódicos. 6orregir de inmediato las fugas por la empaquetadura. Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes  al comprobar que las válvulas est1n cerradas. :o cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca. 9brir las válvulas con lentitud para evitar el c$oque $idráulico en la tubería. 6errar las válvulas con lentitud para audar a descargar los sedimentos  mugre atrapados.

• • •

• • •

Especificaciones para el pedido< • • • • • • • •

Bipo de cone%iones de e%tremo. Bipo de cu#a. Bipo de asiento. Bipo de vástago. Bipo de bonete. Bipo de empaquetadura del vástago. 6apacidad nominal de presión para operación  dise#o. 6apacidad nominal de temperatura para operación  dise#o.

Válvlas de &lo#o Una válvula de globo es de vueltas m;ltiples, 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.



ecomendada para< • • • •

Estrangulación o regulación de circulación. *ara accionamiento frecuente. *ara corte positivo de gases o aire. 6uando es aceptable cierta resistencia a la circulación.

9plicaciones< &ervicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas. >entajas< •

•

• •

Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento. 6arrera corta del disco  pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo  desgaste en el vástago  el bonete. 6ontrol preciso de la circulación. "isponible con orificios m;ltiples.

"esventajas< • •

?ran caída de presión. 6osto relativo elevado.

>ariaciones< INSTALACIONES SANITARIAS

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:ormal (estándar), en GHG, en ángulo, de tres vías.

0ateriales< •

•

6uerpo< bronce, $ierro, $ierro fundido, acero forjado, 0onel, acero ino%idable, plásticos. 6omponentes< diversos.

@nstrucciones especiales para instalación  mantenimiento< •

@nstalar de modo que la presión este debajo del disco, e%cepto en servicio con vapor a alta temperatura.

egistro en lubricación< •

•

Ia que abrir ligeramente la válvula para e%pulsar los cuerpos e%tra#os del asiento. 9pretar la tuerca de la empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por la empaquetadur a.


Bipo de cone%iones de e%tremo. Bipo de disco. Bipo de asiento. Bipo de vástago. Bipo de empaquetadura o sello del vástago. Bipo de bonete. 6apacidad nominal para presión. 6apacidad nominal para temperatura.

Válvla de a&(a &on básicamente válvulas de globo que tienen mac$os cónicos similares a agujas que ajustan con precisión en sus asientos. *or lo general, se utilizan para instrumentos o sistemas $idráulicos, aunque no para altas temperaturas. !os materiales de construcción suelen ser bronce, acero ino%idable, latón  otras aleaciones.

Válvla en ) !as válvulas en H, que son una modificación de las de globo, tienen el conducto rectilíneo de una válvula de compuerta. El orificio para el asiento está inclinado un ángulo de /23 con el sentido de flujo. *or tanto, se obtienen una traectoria más lisa, similar a la de válvula de compuerta  $a menor caída de presión que en la válvula de globo convencional7 además, tiene buena capacidad para estrangulación.



Válvlas de !ariposa !a válvula de mariposa es de J de vuelta  controla la circulación por medio de un disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la circulación.

ecomendada para< • • • • • •

&ervicio con apertura total o cierre total. &ervicio con estrangulación. *ara accionamiento frecuente. 6uando se requiere corte positivo para gases o líquidos. 6uando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería. *ara baja ciada de presión a trav1s de la válvula.

9plicaciones< &ervicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión. >entajas< • • • • • • •

!igera de peso, compacta, bajo costo. equiere poco mantenimiento. :umero mínimo de piezas móviles. :o tiene bolas o cavidades. 9lta capacidad. 6irculación en línea recta. &e limpia por si sola. INSTALACIONES SANITARIAS


"esventajas< 9lta torsión (par) para accionarla. 6apacidad limitada para caída de presión. *ropensa a la cavitación.

• • •

>ariaciones< •

"isco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento.

0ateriales< •

•

•

6uerpo< $ierro, $ierro d;ctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros ino%idables, aleación +, bronce, 0onel. "isco< todos los metales7 revestimientos de elastómeros como B4E, Knar, FunaL:, neopreno, Ipalon. 9siento< FunaL:, viton, neopreno, cauc$o, butilo, poliuretano, Ipalon, Icar, B4E.

@nstrucciones especiales para instalación  mantenimiento •

•

•

&e puede accionar con palanca, volante o rueda para cadena. "ejar suficiente espacio para el movimiento de la manija, si se acciona con palanca. !as válvulas deben estar en posición cerrada durante el manejo  la instalación.


Bipo de cuerpo. Bipo de asiento. 0aterial del cuerpo. 0aterial del disco. 0aterial del asiento. Bipo de accionamiento. *resión de funcionamiento. Bemperatura de funcionamiento.

Válvlas de !ac*o !a válvula de mac$o es de J de vuelta, que controla la circulación por medio de un mac$o 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 3.



>álvula de mac$o. ecomendada para< • • • • •

&ervicio con apertura total o cierre total. *ara accionamiento frecuente. *ara baja caída de presión a trav1s de la válvula. *ara resistencia mínima a la circulación. *ara cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería.

9plicaciones< • • • • • •

&ervicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos. >entajas 9lta capacidad. Fajo costo. 6ierre $erm1tico. 4uncionamiento rápido.


equiere alta torsión (par) para accionarla. "esgaste del asiento. 6avitación con baja caída de presión.


!ubricada, sin lubricar, orificios m;ltiples. 0ateriales Iierro, $ierro d;ctil, acero al carbono, acero ino%idable, aleación +, 0onel, níquel, Iastello, camisa de plástico.


• •

"ejar espacio libre para mover la manija en las válvulas accionadas con una llave. En las válvulas con mac$o lubricado, $acerlo antes de ponerlas en servicio. En las válvulas con mac$o lubricado, lubricarlas a intervalos periódicos.

Especificaciones para pedido< INSTALACIONES SANITARIAS

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS-FILIAL PIURA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL • • • • •

0aterial del cuerpo. 0aterial del mac$o. 6apacidad nominal de temperatura. "isposición de los orificios, si es de orificios m;ltiples. !ubricante, si es válvula lubricada.

Válvlas de #ola !as válvulas de bola son de J de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta  corta el paso cuando se gira la bola 3  cierra el conducto.

>álvula de bola. ecomendada para< • • • •

*ara servicio de conducción  corte, sin estrangulación. 6uando se requiere apertura rápida. *ara temperaturas moderadas. 6uando se necesita resistencia mínima a la circulación.

9plicaciones< &ervicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas. >entajas< • • • • • • • • • •

Fajo costo. 9lta capacidad. 6orte bidireccional. 6irculación en línea recta. *ocas fugas. &e limpia por si sola. *oco mantenimiento. :o requiere lubricación. Bama#o compacto. 6ierre $erm1tico con baja torsión (par).


6aracterísticas deficientes para estrangulación. 9lta torsión para accionarla. &usceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras. INSTALACIONES SANITARIAS


*ropensa a la cavitación.

•

>ariaciones< •

Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de e%tremo divididos (partidos), tres vías, >enturi, orificio de tama#o total, orificio de tama#o reducido.

0ateriales< •

•

6uerpo< $ierro fundido, $ierro d;ctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros ino%idables, titanio, tántalo, zirconio7 plásticos de polipropileno  *>6. 9siento< B4E, B4E con llenador, :lon, FunaL:, neopreno.

@nstrucciones especiales para instalación  mantenimiento •

"ejar suficiente espacio para accionar una manija larga.

Especificaciones para el pedido< • • • • • •

Bemperatura de operación. Bipo de orificio en la bola. 0aterial para el asiento. 0aterial para el cuerpo. *resión de funcionamiento. 8rificio completo o reducido.

Válvlas de dia+ra&!a !as válvulas de diafragma son de vueltas m;ltiples  efect;an el cierre por medio de un diafragma fle%ible sujeto a un compresor. 6uando el vástago de la válvula $ace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento  corta la circulación.

>álvula de diafragma. ecomendada para< • • •

&ervicio con apertura total o cierre total. *ara servicio de estrangulación. *ara servicio con bajas presiones de operación.

9plicaciones< INSTALACIONES SANITARIAS


4luidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmac1uticos. >entajas< • • • •

Fajo costo. :o tienen empaquetaduras. :o $a posibilidad de fugas por el vástago. @nmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los productos que circulan.

"esventajas< • •

"iafragma susceptible de desgaste. Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.


Bipo con vertedero  tipo en línea recta. 0ateriales 0etálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.


!ubricar a intervalos periódicos.

•

:o utilizar barras, llaves ni $erramientas para cerrarla.

Especificaciones para el pedido< • • • • • • •

0aterial del cuerpo. 0aterial del diafragma. 6one%iones de e%tremo. Bipo del vástago. Bipo del bonete. Bipo de accionamiento. *resión de funcionamiento.

Válvlas ato!áticas Este tipo válvulas presentan la característica de accionamiento asistido, siendo desplazado el obturador neumáticamente o con la auda de un servomotor. El tipo INSTALACIONES SANITARIAS


más e%tendido es el de accionamiento neumático, recurriendo al uso de servomotores en aplicaciones donde es necesario aplicar grandes esfuerzos, tal  como puede suceder en oleoductos. !os elementos internos principales que presenta una válvula automática neumática son los que parecen en el dibujo<

&u funcionamiento está basado en el principio de equilibrio de fuerzas. !a presión de la se#al neumática, que llega $asta la válvula, aplicada sobre el diafragma está en oposición a la fuerza del resorte de retracción que podemos ver en la figura. !a fuerza ejercida por el resorte varía linealmente en función de la compresión que $aa e%perimentado desde su posición de reposo7 cuanto más comprimamos el INSTALACIONES SANITARIAS


muelle maor es la fuerza ejercida poreste para recobrar su longitud original. "e este modo si variamos la presión de la se#al neumática estaremos estableciendo un nuevo equilibrio dinámico, variando la longitud del muelle $asta el punto en que la fuerza del mismo se iguale a la producida en el diafragma por la se#al neumática. Esto se traducirá en una variación de la posición del diafragma de la válvula, movimi1ndose consecuentemente el obturador de la válvula. ⪚n el dise#o de la válvula tendremos válvulas que ante un fallo en el suministro de aire comprimido pasarán a la posición cerrada (fallo cierra), mientras que e%isten otras en la que ante esta situación irán a posición abierta (fallo abre). Esta característica viene dada por la disposición del resorte  la acción que ejecuta sobre el obturador, dependiendo si este es el encargado de abrir o cerrar la válvula.

E%iste otro tipo de válvulas las cuales ante un fallo en la se#al neumática permanecen en la posición en la que se encontraban antes de producirse la anomalía. Esto lo consiguen mediante el empleo de compensadores de presión que evitan que la cabeza de la válvula pierda la presión. !a adopción de un tipo u otro de válvulas en nuestro sistema dependerá de las características del mismo  de las corrientes involucradas en 1l. &e deberá adoptar una configuración de válvulas de forma que ante un fallo en la alimentación de aire comprimido el sistema evolucione a condiciones de mínima presión  temperatura. !as válvulas fallo abre vendrá designadas por las letras 48, apareciendo pintadas de color verde en las líneas. !as válvulas del tipo fallo cierra son las 46,  van pintadas de color amarillo. *or ;ltimo las válvulas cua posición permanece constante ante un fallo de aire se denominan estacionarias  se designan por las letras 4I(8), su color es el rojo. !a elección del tipo de válvula a utilizar en una aplicación  dimensionamiento deberá $acerse de acuerdo con las características de la línea  la corriente a regular. El tipo de válvula a utilizar dependerá de la características de la corriente de paso. 9síutilizaremos distinto tipo de obturadores para un gas que para un líquido viscoso como pudiera ser el 4uel 8il. "e la naturaleza del líquido tambi1n INSTALACIONES SANITARIAS


dependerá el material constructivo del dispositivo, considerándose sobre todo el carácter corrosivo de la corriente. El dimensionamiento de las válvulas de control debe realizarse en función del caudal  características de la corriente de paso. El caudal má%imo que deja pasar un tama#o determinado de válvula cuando está totalmente abierta, depende de la presión diferencial entre la entrada  la salida. Una válvula que nos provoque una caída de presión e%cesiva puede, incluso estando totalmente abierta, provocar una estrangulación en la línea que nos diminua el caudal efectivo circulante provocándonos perturbaciones en el proceso. *or otro lado, si la válvula está sobredimensionada, nos dará un control errática del caudal debido a que estará trabajando siempre mu cerca del asiento  peque#osmovimiento de la válvula nos provocarán cambios importantes en el caudal de paso.

Válvlas redctoras de presión &on válvulas autopilotadas  autónomas, que no requieren de una se#al e%terna que las pilote. Este tipo de válvula actuará de forma que nos permite reducir la presión de la corriente de fluido $asta un valor por nosotros establecido. &u funcionamiento será automático sólo requiriendo que se establezca el punto de consigna como valor de la presión a conseguir, mediante ajuste de un resorte. &u actuación física consistirá en provocar una e%pansión de la corriente gaseosa de paso $asta alcanzar la presión de consigna.

Válvlas de retención Este tipo de válvulas se utiliza para asegurar el sentido de flujo dentro de un línea, evitando que se produzca un retorno de fluido provocado por el balance de presiones en la conducción. INSTALACIONES SANITARIAS


El esquema constructivo de este tipo de válvulas es el que se muestra a continuación.

Estas válvulas son de accionamiento autónomo siendo la misma corriente de fluido la que provoca su apertura  cierre. !a masa de fluido al incidir sobre la clapeta u obturador ejerce una fuerza sobre el mismo que provoca su desplazamiento. &i la corriente se produce en el sentido de dise#o el obturador tiene libertad de movimiento, desplazándose permitiendo así la libre circulación de fluido. &in embargo, si se establece la circulación en sentido contrario al permitido la propia fuerza de la corriente act;a sobre la clapeta provocando el cierre de la línea. INSTALACIONES SANITARIAS


9 continuación pasamos a presentar las principales aplicaciones donde se procede a la instalación de este tipo de válvula< = @mpulsión de bombas. &e evita que se produzca retorno de líquido a la bomba, cuando esta se encuentra parada. !a adopción de este tipo de válvulas es especialmente importante en montaje de bombas en paralelo, para evitar que pase líquido de una a otra cuando por alg;n problema funcionan a distinto r1gimen. 9 veces se taladra la clapeta para permitir un peque#o flujo inverso a su trav1s  mantener caliente una bomba que se encuentra parada, acortando así el tiempo de arranque de la misma.

= 9spiración de bombas. En bombas donde la aspiración de líquido se realiza a trav1s de una conducción vertical, cuando la bomba está parada la línea de aspiración tiende a vaciarse. &i arrancásemos la bomba en vacío se da#aría esta. *or ello se coloca una válvula de retención en el e%tremo inferior de la línea de aspiración para evitar su vaciado.

= "epósitos a presión. &e procede a la instalación de una válvula de retención en la línea de entrada de gas al depósito. "e este modo se evita que el gas contenido dentro del recipiente salga por la línea de alimentación cuando se reduce la presión de esta.



Válvlas de retención de elevación Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, e%cepto que el disco se eleva con la presión normal e la tubería  se cierra por gravedad  la circulación inversa. INSTALACIONES SANITARIAS


>álvula de retensión (tipo de elevación). ecomendada para< 6uando $a cambios frecuentes de circulación en la tubería. *ara uso con válvulas de globo  angulares. *ara uso cuando la caída de presión a trav1s de la válvula no es problema.

• • •

9plicaciones< Buberías para vapor de agua, aire, gas, agua  vapores con altas velocidades de circulación.

•

>entajas< ecorrido mínimo del disco a la posición de apertura total. 9cción rápida.

• •

>ariaciones< •

Bres tipos de cuerpos< $orizontal, angular, vertical.

•

Bipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor.

0ateriales< •

•

6uerpo< bronce, $ierro, $ierro fundido, acero forjado, 0onel, acero ino%idable, *>6, *enton, grafito impenetrable, camisa de B4E. 6omponentes< diversos.

@nstrucciones especiales para instalación  mantenimiento< • • •

•

!a presión de la tubería debe estar debajo del asiento. !a válvula $orizontal se instala en tuberías $orizontales. !a válvula vertical se utiliza en tubos verticales con circulación ascendente, desde debajo del asiento. &i $a fugas de la circulación inversa, e%aminar disco  asiento.

Válvla de retención de !ariposa Una válvula de retención de mariposa tiene un disco dividido embisagrado en un eje en el centro del disco, de modo que un sello fle%ible sujeto al disco este a /23 con el cuerpo de la válvula, cuando esta se encuentra cerrada. !uego, el disco INSTALACIONES SANITARIAS


solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo $acia el centro de la válvula para abrir por completo. ecomendada para< • • •

6uando se necesita resistencia mínima a la circulación en la tubería. 6uando $a cambios frecuentes en el sentido de la circulación. *ara uso con las válvulas de mariposa, mac$o, bola, diafragma o de apriete.

9plicaciones< &ervicio para líquidos o gases. >entajas< •

• • • •

El dise#o del cuerpo se presta para la instalación de diversos tipos de camisas de asiento. 0enos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosión. 4uncionamiento rápido. !a sencillez del dise#o permite construirlas con diámetros grandes. &e puede instalar virtualmente en cualquier posición.

>ariaciones< •

6on camisa completa.

•

6on asiento blando.

0ateriales< •

•

6uerpo< acero, acero ino%idable, titanio, aluminio, *>6, 6*6F, polietileno, polipropileno, $ierro fundido, 0onel, bronce. &ello fle%ible< FunaL:, >iton, cauc$o de butilo, B4E, neopreno, Ipalon, uretano, :ordel, Bgon, cauc$o de siliconas.


•

En las válvulas con camisa, esta se debe proteger contra da#os durante el manejo. 6omprobar que la válvula queda instalada de modo que la abra la circulación normal.

Ade!ás, las válvlas se s#dividen en:



a" Válvlas se se&ridad% #" Válvlas de desa*o&o% Una válvula de seguridad es un dispositivo automático para desa$ogo de presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula  que se caracteriza por su acción de disparo para plena apertura. ?eneralmente se utiliza en servicios con gas o vapores. En la industria, el t1rmino válvula de seguridad se aplica en general a las utilizadas en servicio para vapor de calderas. Una válvula de desa$ogo es un dispositivo automático para desa$ogo de la presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula  que tiene apertura adicional con el aumento en la presión en relación con su funcionamiento. &u servicio principal es con líquidos. El t1rmino válvula de desa$ogo se aplica en cualquier tipo de dispositivo para este fin. En t1rminos estrictos, se debe aplicar a una válvula dise#ada para servicios con líquidos7 casi todas estas válvulas son peque#as. !as válvulas de desa$ogo se utilizan en la descarga de la bombas para la dilatación t1rmica del líquido en tuberías que se pueden obstruir o que están e%puestas a la radiación solar u otras fuentes de calor. Estas válvulas no suelen ser adecuadas para servicio con polímeros porque 1stos tienden a sedimentarse  a obstruir o pegar la válvula. !os materiales para los resortes de las válvulas suelen ser de acero al carbono para servicio a menos de /234. *ara una temperatura maor, se necesitan resortes con aleación de tungsteno  tambi1n $a resortes de acero ino%idable. Están disponibles diversos tipos de revestimientos a la corrosión.

Válvlas de se&ridad Este tipo de válvulas se utilizará para el control de la presión en equipos o líneas, evitando da#os tanto a personas como a equipos a consecuencia de una e%cesiva presión, o por el contrario, por vacío. !as válvulas automáticas tambi1n serán de aplicación 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 válvulas es de tipo automático  autónomo no necesitando ninguna se#al e%terna para entrar en funcionamiento. &u dise#o se basa en mecanismos sencillos  fiables, tales como la presión de un muelle, para el movimiento del vástago $uendo de sistemas más complicados más propensos a fallo. INSTALACIONES SANITARIAS


9 continuación presentamos una sección de una válvula automática tipo en la que podemos ver los elementos internos de la misma.

El control de la presión de tarado se realizará actuando sobre la presión que ejerce el resorte de la válvula. *ara ello modificaremos el grado de compresión del muelle, mediante un sistema como los que se presentan a continuación.



&u aplicación más e%tendida como a se $a dic$o es el control de la presión en líneas, tanques  depósitos. E%isten válvulas de sobrepresión que se abren automáticamente cuando la presión del equipo sobrepasa el nivel de consigna considerado como má%imo, dejando salir fluido al e%terior $asta disminuir la presión a valores por debajo de los de ajuste. Este tipo de válvulas son de utilidad para prevenir los riesgos in$erentes a situaciones de e%pansión t1rmica de una determinada sustancia, provocando un aumento de presión sobre las paredes del depósito de contención que podría resultar en la rotura del mismo o inclusive en su e%plosión. En la misma línea pero para evitar situaciones de depresión se encuentran las válvulas rompedoras de vacío. Este tipo de válvula actuará cuando en el depósito e%ista una presión inferior a la de consigna, permitiendo la entrada de gases del e%terior. 9sí evitamos que se produzcan da#os en la estructura del equipo por aplastamiento como consecuencia de que no e%iste una presión interior capaz de contrarrestar la acción de la presión atmosf1rica sobre la pared del depósito.

Válvlas de desa*o&o -alivio" Una válvula de desa$ogo (fig. L) es de acción automática para tener regulación automática de la presión. El uso principal de esta válvula es para servicio no comprimible  se abre con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla. !a válvula de seguridad es similar a la válvula de desa$ogo  se abre con rapidez con un GsaltoG para descargar la presión e%cesiva ocasionada por gases o líquidos comprimibles. INSTALACIONES SANITARIAS


El tama#o de las válvulas de desa$ogo es mu importante  se determina mediante formulas especificas.

>álvula de desa$ogo (alivio). ecomendada para< •

&istemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.

9plicaciones •

9gua caliente, vapor de agua, gases, vapores.

>entajas • •

Fajo costo. :o se requiere potencia au%iliar para la operación.

>ariaciones • •

&eguridad, desa$ogo de seguridad. 6onstrucción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo.

0ateriales< •

•

6uerpo< $ierro fundido, acero al carbono, vidrio  B4E, bronce, latón, camisa de B4E, acero ino%idable, Iastello, 0onel. 6omponentes< diversos.


•

&e debe instalar de acuerdo con las disposiciones del 6ódigo 9&0E para recipientes de presión sin fuego. &e debe instalar en lugares de fácil acceso para inspección  mantenimiento.



.ATERIALES DE CONSTRUCCI/N El ingeniero, despu1s de establecer la función  de seleccionar el tipo de válvula, debe tener en cuenta los materiales de construcción adecuados para el servicio a que se destinará la válvula. Bodas las partes de la misma que están en contacto con el fluido deben tener la resistencia necesaria a la corrosión. *ara seleccionar materiales de construcción resistentes a la corrosión, el ingeniero debe utilizar como guía los materiales recomendados por los fabricantes para los diversos tipos de servicios así como los datos publicados sobre el tema por estos o por entidades adscritas al ramo. En general, salvo que se trate de un proceso totalmente nuevo, o una situación específica con un problema mu particular, no $abrá dificultad para de terminar los materiales de construcción con base en la información e%istente.

E0ECTOS I.$ORTANTES RECO.ENDACIONES

EN

EL

USO

DE

VÁLVULAS

)

a" 6uando una válvula se usa para regulación del caudal, la energía potencial a su entrada se convierte en energía cin1tica a l a salida, donde la velocidad será igual a la velocidad de c$orro, correspondiente a la diferencia de la carga efectiva total a la entrada  a la carga estática a la salida. !a cantidad de energía contenida en grandes c$orros es enorme, por lo que en el dise#o de válvulas de regulación o servicio es esencial tomar precauciones para evitar da#os a las válvulas mismas  a las estructuras cercanas.

#" Selección del tipo !a selección del tipo de válvula depende principalmente de las condiciones del servicio que vaa a proporcionar. *or ejemplo, para el sistema embalseLtuberíaLalmenara aguas arribaLcasa de máquinas, de la 6entral Iidroel1ctrica *86E @@, la válvula m ás adecuada es la esf1rica con un diámetro apro%imado de +m (la de maor diámetro a usar en 6olombia), debido a que en este caso el caudal promedio a transportar por tubería de acero es mu grande, del orden de /m 's.



RE0ERENCIAS 1I1LIO2RA0ICAS M ?EE:E, ic$ard N. >álvulas, selección, uso  mantenimiento. Editorial 0c ?raOLIill @nteramericana de 0e%ico &.9. P Edición, 5 M !. & 0c :icQle, Rr. Iidráulica &implificada. 6ompa#ia editorial 6ontinental &.9. 01%ico. P Edición S5 M &8BE!8, Tvila ?ilberto. $idráulica general. >ol . 4undamentos Editorial !@0U&9 01%ico P Edición. 5. M 09B9@, 6laudio. 0ecánica de fluidos  máquinas $idráulicas. Editorial Iarla 6$arper and oO !atinoamericana. +P Edición. 5+. M

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M *89&, Iugo 9. Iidráulica 9plicada. Editorial Universidad "istrital W4rancisco Ros1 de 6aldasX. P Edición. . M *8!8, Encinas 0anuel. Burbomáquinas $idráulicas. Editorial !@0U&9. 01%ico. P Edición. YS.


INTRODUCCION VALVULAS

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