curso válvulas de control - materias.fi.uba.armaterias.fi.uba.ar/6722/valves20052.pdf · si...

Curso Válvulas de Control

AADECA 2005Ing. Eduardo Néstor Álvarez

Válvulas Rotativas yVs

Válvulas Rotativas

Tendencia de uso

Valvulas deeje

Rotatorio

Mariposa Mayor

Mariposa deAlto Rendimiento

Mayor

Válvula deBola Configurada

Mayor

Paso Total, o Flotante Mayor

Valvulas Mariposa RevestidasLas Valvulas Mariposa Revestidas tienden a ser más utilizadas . Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 125 a 300.

Gama de tamaños entre 2 y 24”, pero se las encuentra hasta 72”

Se las puede usar entre –20 F hasta 300

Caidas de presión de 200 PSI.

Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir que estamos en dos veces y media de las mismas.

Su costo de mantenimiento es de los mayores.

La rangeabilidad está en 100:1 . En general en característica inherente porcentaje igual.

Aplicaciones control de caudal servicio general. Su precio esta en 0,50 respecto de la de referencia.

Valvulas MariposaLas Valvulas Mariposa tienen una gran capacidad con baja caída de presión.

Son económicas , por lo que se las prefiere para los tamaños grandes.

Los discos convencionales controlan hasta 60 grados en rotación.

Ciertos diseños patentados llegan a mantener control hasta 90 grados de rotación.

Requieren actuadores grandes por los torques necesarios para su funcionamiento.

Pueden alcazar importantes niveles de sellado, las hay para plantas nucleares por llenar esas especificaciones, para estos niveles de sellado se usa en general un recubrimiento de PTFE caucho sintético nitrilo.

MariposaRequieren muy poco lugar de cañería para instalarse.

Entregan elevados caudales con poca perdida de presión.

Son baratas y por eso se convierten en la opción en grandes caudales .

Control en casos standard hasta 60grados, y 90 para

Mariposa

Posición de los discos

Valvulas Mariposa de Alto RendimientoLas Valvulas Mariposa Revestidas tienden a ser más utilizadas . Presiones en la norma ANSI clases de 150 a 600.

Gama usual de tamaños entre 2” y 42”. Mas grandes esp.

Se las puede usar como criogénica Caídas de presión de 1440 PSI.

Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir que estamos en el doble de las mismas.

Su costo de mantenimiento es alto.

La rangeabilidad está en 75:1 . En general en característica inherente lineal.

Aplicaciones control de caudal servicio general. Su precio está en un 0,65 de la de referencia.

Valvulas Bola Configurada

Las Valvulas Bola Configurada tienden a ser más utilizadas . Presiones en la norma ANSI clases de 125 a 800.

Gama usual de tamaños entre 2 y 24”.Se las puede usar como criogénica Caídas de presión de 1440 PSI.

Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir que estamos en dos veces y media de las mismas.

Su costo de mantenimiento es alto.

La rangeabilidad está en hasta 300:1 . En general en característica inherente porcentaje igual modificado.

Aplicaciones control de caudal fluídos sucios y pulpas. Su precio está en un 0,80 de la de referencia.

Valvulas Bola Configurada

Las Valvulas Bola Configurada produce una característica porcentaje igual y consiguen muy buena Rangeabilidad, control y cierre.

Aplicaciones en la industria del Papel, Química, refinerías.

Aplicables a barros , fluidos viscosos, corrosivos, erosivos , etc.

CUERPO E INTERNOS TIPO V-BALL

Valvulas Bola FlotanteLas Valvulas Bola Flotante tienden a ser más utilizadas . Presiones en la norma ANSI clases de 125 a 300.

Gama usual de tamaños entre ½” y 12”.Se las puede usar entre –50 F y 400 F Caídas de presión de 720 PSI.

Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir que estamos en tres veces y media de las mismas.

Su costo de mantenimiento es alto.

La rangeabilidad está en hasta 100:1 . En general en característica inherente porcentaje igual modificado.

Aplicaciones control de caudal fluidos general, hidrocarburos, agua, vapor saturado. Su precio está en un 0,80 de la de referencia.

Valvula de Bola

Completa

Valvulas de Macho casco Semiesférico Rotativo

Las Valvulas de Macho casco Semiesférico Rotativo x.

Se adaptan al flujo inverso, su capacidad es menor en ese sentido.

Aplicaciones manejan altas temperaturas , hasta 427Cº y presiones al cierre de 103 bar en ambos sentidos .

Se consiguen internos resistentes a la erosion desgaste y corrosión.

Valvulas de Disco Excéntrico

Las Valvulas Disco Excéntrico producen una característica lineal y consiguen muy buena Rangeabilidad, control hasta 90 grados de giro sin especial grado de precisión.

No se adaptan bien al flujo inverso, su capacidad es menor en ese sentido.

Aplicaciones Generales. Preferentemente para procesos sin exageradas variaciones respecto de las de diseño, su capacidad debe ser calculada con especial cuidado.

CUERPO E INTERNOS TIPO DISCO EXCENTRICO

ACTUADORES ROTATIVOS DIAFRAG MA & RESORTE

ACTUADORES ROTATIVOS PISTON

rozamiento

Válvulas usuales para aplicaciones especiales

Válvula compuerta en forma de V

Válvula “Saunders” a Diafragma, muy buena aislación a las pérdidas externas, buen cierre final.

Válvula a tubo de elastómero sintético colapsable.

Valvula Compuerta

enV

Diafragma y

especiales

Válvula “Saunders” a Diafragma

Campo de aplicación

Válvula a tubo de elastómero (Clamp)

Clamp Valve

Curso Válvulas de Control

AADECA 2005Ing. Eduardo Néstor Álvarez

Actuadores

INTRODUCCIONVISIÓN GENERAL

Actuadores de las Válvulas

Introducción de ActuadoresActuadores NeumáticosSimple Efecto (Retorno a Resorte)Doble EfectoNeumático RotativoActuadores ManualesActuadores a Servo MotorActuadores Hidráulicos

Actuador Diafragma-Resorte

accion reversa(aire hacia arriba)

Empuje netofuerza neumática menos fuerza del

resorte

Actuador a diafragma accion directa

Actuadores a Diafragma

Actuador a diafragma económico, simple

Los diafragmas son de elastómero sintético reforzado con tela de nylon y eventualmente malla de acero.

Pueden ser recortados de plancha o bien moldeados especialmente, estos últimos tienen una respuesta lineal, mayores recorridos y duraciónEl dimensionamiento depende de la fuerza neta necesaria para el movimiento y cierre y de la presión disponible

Característica Lineal del Actuador

(Descargado , Ideal)

Fuerza del Actuador 1

Consideraciones sobre el dimensionamiento del Actuador

Fuerza = Superficie desbal . ∆ P desbal.

Se deben tener en cuenta los módulos y las direcciones de las fuerzas actuantes

Diag. Cuerpo libre

Accion Inversa

Resorte Oposición

Flujo a apertura

Dimensionamiento de Actuadores

Fuerzas Estáticas Se las llama a las que derivan de las presiones en la válvula y no las debidas al movimiento del fluído. Típica es el desbalance estático, depende de las areas del asiento , de la caída de presión en la válvula ,(y del área del pistón en las de jaula balanceadas)

Un actuador debe poder mover la válvula a la posición deseada bajo todas las cargas (estáticas y dinámicas) de la misma en funcionamiento y posicionarla según lo requerido dentro de la lapso y tolerancia solicitadas y mantener la posición si la consigna no variase.

Es decir tendrá que tener la POTENCIA, RIGIDEZ, Y VELOCIDAD DE RESPUESTA adecuadas.

Dimensionamiento de ActuadoresLa Tolerancia en las pérdidas de la válvula exige una fuerza en el asiento que va desde aprox 4N por cada mm lineal del asiento en la Clase II a 16N por mm en las válvulas grandes de Clase IV.

En las Válvulas Clase V la fuerza de cierre está especificada en función de la presión diferencial que existirá a través del asiento.0.14Dp+50lbs (Aprox) (Dp en PSI) (Ansi B 16.104 1976)

De las válvulas con elastómeros y TFE se espera un cierre muy hermético ,exigen mayores fuerzas de cierre y están limitadas a Dp no mayores de 28 bar.

Dimensionamiento de Actuadores

La fricción también debe ser vencida.Empaquetaduras del cuelloArosello del pistón en las válvulas balanceadas de jaula.Para TFE V ring la fuerza de rozamiento estimada en N es aproximadamente estimada como el diametro del vástago en mm multiplicada por 17.5.Ej.Vastago de 25,4 mm rozamiento de 444NAumenta para empaquetaduras profundas.Ver Actuator Sizing referencia bibliografica 5

Dimensionamiento de Actuadores

La fricción en Arosello del pistón en las válvulas balanceadas de jaula.Se estima como 0.0104*Dp *Diametro del Asiento con Dp en Kgr/cm2 , el diametro en mm y el resultado en Kgr.

La fuerza del fluido cuando la dirección del fluído coincide al abrir en una valvula de apertura rápida de simple asiento no balanceada.

La fuerza del fluido cuando la dirección del fluído coincide al cerrar en una valvula de apertura rápida de simple asiento no balanceada.

La fuerza del fluído en una válvula de torneada de doble asiento en esta curva consideramos Dp cte, instalada varía.

La fuerza del fluido en ambas direcciones en una valvula de torneada de simple asiento no balanceada.(experimentales)

ACCESORIOS

TRANSDUCTOR CONTROLADORDE PRESION

REGULADORA

S WITCH DE POSICION

Actuadores a PistónPueden usar la presión de linea de planta , no la de aire de instrumentos con lo que llegan hasta 10 bar.En la carrera total son los más rápidos. Los de doble efecto la máxima fuerza en ambos sentidos.Los de Simple efecto pueden ser en falla abre o cierra.Para mandar a posición segura los cilindros de doble efecto se usan dispositivos acumuladores neumáticos especiales o resortes adicionales denominados helpers.

ACTUADORES

PISTON

Actuadores Electro HidráulicosFuerza elevadaFalta de alimentación de Aire (ubicación aislada)Control precisoNo es barato en relación con los neumáticosSe los encuentra en unidades completas con motor, bomba , cilindro hidráulico, a prueba de agua y aún con cubierta a prueba de explosiones.

Actuadores Manuales

No son para control

Se usan para las válvulas de bypass.

Se pueden conseguir con indicadores de posición del vástago para fijar correctamente la posición de la válvula

Son muy económicos pero solo aplicables en los casos de by pass , shut down del sistema automático, etc...

La deducción de la expresión básica del Cv y esta

presentaciónconforman el segundo módulo

del curso