La característica de una válvula de control, es la manera de dejar pasar el flujo con respecto a su apertura total. Puede indicarse por medio de una gráfica.

La función matemática que relaciona el coeficiente de la válvula con la posición de ella se conoce como la Curva característica de la válvula.

Los fabricantes de válvulas pueden darle la forma a la Curva característica de una válvula mediante el arreglo de la forma como cambia el área del orificio de la válvula con la posición de la válvula.

EL OBTURADOR.- Es el que principalmente define el comportamiento o característica de la válvula.

Los tres tipos de válvulas mas comúnmente utilizadas son las denominadas de Abertura Rápida, Lineal e Igual Porcentaje. Las dos últimas son los tipos de válvulas, utilizados mas comúnmente para regular flujo de fluidos

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA

Apertura rápida: permite un cambio rápido del caudal para un pequeño recorrido del vástago. Se utiliza principalmente para servicio on-off o en válvulas auto-reguladas. Incluso son útiles en sistemas con caídas constantes de presión, en donde se requiere una característica lineal.

La válvula de abertura rápida no es útil para la regulación de flujos porque la mayor parte de la variación del coeficiente de la válvula se realiza en el tercio inferior del desplazamiento de la válvula.

Se desarrolla muy poca variación en el coeficiente de la válvula en un tramo considerable del recorrido de la válvula. Las válvulas de abertura rápida son apropiadas para válvulas de alivio y para sistemas de control de dos posiciones.

Las válvulas de alivio deben permitir un flujo muy grande, tan rápido como sea posible para prevenir sobre presiones en recipientes de procesos y otros equipos.

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA

Lineal: Produce un flujo directamente proporcional a la apertura de válvula. Una variación del 50% del vástago origina una igual variación en el flujo, etc. Esta relación produce una pendiente constante, de modo tal que cada cambio incremental de la posición del tapón produce un cambio similar en el flujo de la válvula, si la caída de presión es constante. Se usan generalmente en control de nivel de líquidos y en aplicaciones en donde se requiere una ganancia constante.

Igual Porcentaje: Hace que la capacidad de flujo aumente en forma porcentual con respecto a la apertura de la válvula.

Es decir, cuando la abertura de la válvula aumenta, por ejemplo, en 1% desde el 20% hasta el 21%, el flujo aumenta en la misma fracción que cuando la válvula aumenta su abertura en 1% desde 60% hasta 61%, pero el flujo tiene un mayor valor a una abertura del 60% con respecto al flujo a una abertura del 20%.

Se usan en aplicaciones de control de presión en donde; un pequeño porcentaje de la caída del sistema permite el control de la válvula.

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA (GRÁFICA)

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA (GRÁFICA)

Parabólica modificada: Una curva de este tipo cae entre la lineal y la de igual porcentaje. Se usa en aplicaciones en donde la mayor parte de la caída de presión del sistema se da en la válvula de control.

Lineal modificada: Cae entre la lineal y la apertura rápida para flujos bajos y altos, la sensibilidad de la válvula es baja, es decir, que grandes recorridos del vástago producen pequeños cambios de flujo.

En resumen, se puede decir que la válvulas lineales se utilizan en procesos lineales cuando la caída de presión a través de ellas no cambia con el flujo. Las válvulas de igual porcentaje son, probablemente, las más comunes. Ellas se utilizan, generalmente, cuando la caída de presión a través de la válvula varía con el flujo y con procesos en los cuales la ganancia disminuye cuando el flujo a través de la válvula aumenta

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA

CARACTERÍSTICA INHERENTE DE UNA VÁLVULA

TIPOS DE OBTURADORES

Apertura rápida Apertura rápida Apertura rápida Apertura rápida

Apertura rápida

Apertura rápida

TIPOS DE OBTURADORES

TIPOS DE OBTURADORES

VALVULAS GUIADAS EN CAJA

Cuando el flujo de un líquido pasa a través de una restricción, hay un estrangulamiento de la corriente del fluido el cual provoca un aumento en la velocidad, acompañado de una disminución de presión, si la presión a la salida de la válvula permanece por debajo de la presión de vapor del líquido forma burbujas en la corriente del líquido, las cuales irán aumentando conforme la presión caiga más, las burbujas permanecerán en el sistema y se le llama "flasheando".

Este fenómeno ocasiona daños en las parte internas de la válvula, los cuales son más intensos cerca de la superficie de contacto del tapón y del anillo de asiento. Por el contrario, si la presión corriente abajo se recupera lo suficiente como para elevar la presión de salida por encima de la presión de vapor de líquido , las burbujas se colapsan, produciendo "cavitación".

CAVITACIÓN Y FLASHEO

CAVITACIÓN Y FLASHEO ¿ Que es la cavitación?

La cavitación es un fenómeno físico, mediante el cual un liquido, en determinadas condiciones, pasa a estado vapor y unos instantes después pasa nuevamente a estado liquido.

Este fenómeno tiene dos fases:

Fase 1.- Cambio de estado liquido a vapor.

Fase 2.- Cambio de vapor a estado liquido.

CAVITACIÓN Y FLASHEO

¿ Cuales son los efectos de la cavitación?

Efectos:

Ruidos y golpeteos.

Vibraciones.

Erosiones del material (daños debidos a la cavitación

DAÑOS EN LAS VÁLVULASDAÑOS EN LAS VÁLVULAS

Apariencia por Cavitación.

Apariencia por Flasheo.

DAÑOS TIPICOS DE LA CAVITACIONDAÑOS TIPICOS DE LA CAVITACION

DAÑOS TIPICOS DE LA CAVITACIONDAÑOS TIPICOS DE LA CAVITACION

DAÑOS TIPICOS DE LA CAVITACIONDAÑOS TIPICOS DE LA CAVITACION

DAÑOS TIPICOS DE LA CAVITACIONDAÑOS TIPICOS DE LA CAVITACION

¿ Como aparece la cavitación ?

Un líquido se evapora cuando la energía no es suficiente para mantener las moléculas unidas, entonces estas se separan unas de otras y aparecen burbujas de vapor.

En las siguientes diapositivas se muestra como ocurre esto, para el caso más común

el agua.

CAVITACIONCAVITACION

¿ Cuando se evapora el agua ?

CAVITACIONCAVITACION

CAVITACIONCAVITACION

CAVITACIONCAVITACION

CAVITACIÓN

CAVITACIÓN

Implosión de las burbujas de vapor

CAVITACIÓN

CAVITACIÓN

¿ Cuando aparece la cavitación?

Condiciones esenciales:

Alta presión diferencial.

Baja contrapresión.

Alta velocidad del fluido.

CAVITACIÓN

¿ Como puede evitarse la cavitación ?

CONEXIONES DE LAS VÁLVULASCONEXIONES DE LAS VÁLVULAS

Las válvulas cuentan con las conexiones que se describen a continuación:

Conexiones a Proceso

Conexiones para el Suministro

Las conexiones para el suministro son roscadas

¼” para válvulas Modulantes

¼” a 1” para válvulas Apertura/Cierre (On-Off)

CONEXIONES ROSCADASCONEXIONES ROSCADAS

La conexión roscada se utiliza en válvulas de hasta 2" (50 mm), y no es recomendable para servicios a elevada temperatura. Esta conexión se utiliza en aplicaciones de bajo mantenimiento y no críticas.

Las conexiones a proceso dependen de las especificaciones de tuberías que apliquen a cada uno de los fluidos utilizados para los diferentes proceso:

Tipos de Rosca La rosca es acorde NPT (National Pipe Threads) según American Standard la cual es bastante extendida en la industria petrolífera, o BSP (British Standard), la más común en Europa.

La rosca BSP puede ser de tipo "taper" (norma ISO 7/1 o DIN 2999 y JIS B0203 equivalentes) y "paralela" (ISO 228/1 o DIN ISO 228/1, BSP PL, JIS B0202 equivalentes).

Las conexiones Roscadas, pueden a su vez subdividirse en:

Roscas Macho

Roscas Hembra

CONEXIONES ROSCADASCONEXIONES ROSCADAS

Tipos de terminación roscada Macho/Hembra Los finales roscados de la válvula pueden ser Macho (M), es decir, rosca exterior como en un tornillo, o Hembra (H) con la rosca interior como una tuerca.

Ambas terminaciones pueden combinarse en:• Macho-Macho (M-M)• De Macho a Hembra (M-H)• Hembra-Hembra (H-H)

CONEXIONES ROSCADASCONEXIONES ROSCADAS

BridadasLa brida es un reborde circular situado en el extremo de las tuberías, válvulas o cualquier otro equipo, que permite el acople entre ellos mediante tornillos o roblones.

Los fabricantes de tuberías y válvulas que no son fundidas, adquieren las bridas sueltas y las integran en el cuerpo, generalmente soldadas, aunque también pueden ir roscadas.

Normas para bridas: DIN, ANSI, AS, BS, JIS

Las conexiones a Proceso Bridadas, pueden a su vez subdividirse en:

Bridas R.F.

Bridas F.F.

Bridas R.T.J.

CONEXIONES BRIDADASCONEXIONES BRIDADAS

CONEXIONES SOLDADASCONEXIONES SOLDADAS

SoldadasLas conexiones a Proceso Soldadas, pueden a su vez

subdividirse en:

Inserto soldable

Soldable a Tope

MATERIALES DE CUERPOSMATERIALES DE CUERPOS

Entre los Materiales más comúnmente empleados para la fabricación de los cuerpos de las válvulas se tienen:

Bronce ASTM B-61

Hierro Fundido ASTM A-126

Acero Fundido ASTM A-216

Acero Forjado AISI-1020

Acero Inoxidable AISI-304, AISI-316

Aleaciones Especiales (Hastelloy-C, etc.)

Entre los Materiales más comúnmente empleados para la fabricación de los internos de las válvulas se tienen:

Bronce

Acero Inoxidable AISI-304, AISI-316, AISI-416

Acero Endurecido AISI-440C, AISI 17-4PH

Acero Inoxidable Estelitado

Aleaciones Especiales (Hastelloy-C, etc.)

MATERIALES DE INTERNOSMATERIALES DE INTERNOS

DIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTO

Los criterios a tomar en cuenta para la selección y dimensionamiento de las Válvulas de Control y sus respectivos Actuadores son:

Variable a controlarTamaño de la TuberíaTipo de FluidoCaracterística de ControlFlujo Mínimo, Normal y MáximoTemperatura Mínima, Normal y Máxima (además de la Crítica/Vapor para líquidos)Presión Mínima, Normal y Máxima (además de la Crítica para líquidos)Caída de PresiónCaracterísticas del FluidoGravedad EspecíficaViscosidadDisponibilidad de SuministroNormatividadClase de Hermeticidad

ACCESORIOS PARA VÁLVULASACCESORIOS PARA VÁLVULAS

Además de equipar a las válvulas con sus respectivos actuadores cuando se requiere operación automática, el muchas ocasiones es necesario incluir ciertos accesorios para monitoreo y control remoto:

Válvulas SolenoideInterruptores de límite de carreraPosicionadorTransmisores de posición

FUGAS PERMITIDAS EN VÁLVULASFUGAS PERMITIDAS EN VÁLVULAS

La capacidad de una válvula de control para apagar tiene que ver con muchos factores como el tipo de válvulas, por ejemplo. Una válvula de control de doble asiento tiene muy pobre cierre de capacidad. La guía, material de asiento, empuje del actuador, la caída de presión, y el tipo de fluido pueden jugar un papel importante en qué tan bien una válvula de control especial se apaga.

Clasificaciones fuga en el asientoLas válvulas de control pueden presentar fugas en la posición de cierre. La fuga de fluido que se produce a través del conjunto asiento-obturador, está normalizada en la norma ANSI/FCI70-2 2006 (equivalente europeo estándar IEC 60534-4 ).

Clase l Fuga sin especificar (no es necesario realizar ningún ensayo)

Clase ll 0.5% del caudal a apertura total en válvulas de doble asiento, y con asiento metal-metal (fluido de prueba aire o agua a 10 – 52 °C).

Clase lll 0.1% del caudal a apertura total en válvulas de doble asiento, y con asiento metal-metal (fluido de prueba aire o agua a 10 – 52 °C).

Clase lV 0.01% del caudal a apertura total en válvulas de simple asiento, y con asiento metal-metal (fluido de prueba aire o agua a 10 – 52 °C).

Clase V 0.0005 ml agua/minuto/pulgada de diámetro orificio/psi de presión diferencial, (o 0.003 ml agua/minuto/mm de diámetro orificio/bar de presión diferencial) válvulas de simple asiento, y con asiento metal-metal (fluido de prueba agua a 10 – 52 °C).

Clase Vl Fluido de prueba aire o N con los caudales:

FUGAS PERMITIDAS EN VÁLVULASFUGAS PERMITIDAS EN VÁLVULAS

FUGAS PERMITIDAS EN VÁLVULASFUGAS PERMITIDAS EN VÁLVULAS

Construcción e instalación: Los aspectos constructivos y de instalación también deberá ajustarse a las especificaciones y normalizaciones existentes, incluyendo los ensayos de funcionamiento, pruebas hidráulicas y pérdidas así como un adecuado montaje.

Calibración: Tanto las válvulas de control como las de seguridad requieren verificaciones y calibraciones al momento de su instalación y puesta en marcha, así como mantenimiento periódico durante su funcionamiento.

Mantenimiento: En virtud de lo antedicho, tanto las válvulas de control, como las válvulas de seguridad, requieren de un mantenimiento adecuado que va más allá de que funcionen mecánicamente. Deben hacerlo cumpliendo los valores y las velocidades de respuesta especificadas, no solo durante su instalación, sino que a lo largo de su vida útil.

En válvulas de control, el uso de posicionadores digitales permite su diagnóstico en línea, y la realización de ensayos sin desmontar la válvula del lugar que están instaladas para verificar su correcto funcionamiento (Mantenimiento predictivo).

CONSTRUCCIÓN CALIBRACIÓN Y MANTENIMIENTO

CONSTRUCCIÓN CALIBRACIÓN Y MANTENIMIENTO

Elastómeros