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descripción sobre las válvulas y tuberías en un sistema de generación eléctrica que indican funcionamiento y posicionamiento de los componentes.TRANSCRIPT
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VALVULAS Y TUBERIAS
Preparado por
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FUNCION EN LA PLANTA
Las válvulas y tuberías son utilizadas para guiar y controlar el movimiento de fluidos dentro de un sistema de acuerdo a lo especificado por el diseño de la planta.
CONSTRUCCIÓN DE TUBERÍAS
• Alta presión y alta temperatura: aleaciones de acero • Alta presión y temperatura media: acero al carbón.• Muy alta presión y temperatura: acero inoxidable• Corrosión y erosión: acero inoxidable• Baja presión y temperatura, exigente limpieza: cobre• Baja presión y temperatura en ambiente corrosivo: latón, PVC
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Dimensiones y denominación estándar
• Independientemente del material usado en su construcción las tuberías se denominan por su diámetro interno y el espesor de sus paredes, por tal motivo la norma establece un nº de Schedule para cada espesor, a mayor espesor le corresponderá mayor Nº.
• Por ejemplo, una tubería de 2” schedule 40 tiene un espesor de pared de 0.154 pulgadas, mientras que una de 2” schedule 80 tiene un espesor de pared de 0.218 pulgadas
Unión de Tuberías
1. Conexiones roscadas: aplicaciones en baja y media presión con diámetros de hasta 3”.
2. Conexiones con bridas abulonadas: usos en baja y media presión para caños de mas de 3”.
3. Conexiones soldadas : de caños. usos en alta presión y para todos los diámetros
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Juntas de Expansión
• Los cambios de temperatura causan contracción y expansión de los sistemas de tuberías de metal, mientras que la presión y cambios en la dirección del flujo ejercen otras fuerzas mecánicas sobre el sistema de tuberías.
• Ejemplo: una temperatura de 1000°F que se eleva en una sección de tubería de 100 pies podría resultar en un crecimiento de 9 pulgadas en la longitud de la tubería.
• Las juntas de expansión y las curvaturas son los métodos mas utilizados para absorber la dilatación de las cañerías.
• Soportes y sostenedores: Las fuerzas ejercidas por la presión y temperatura del flujo generalmente son absorbidas mediante el uso adecuado de suspensores normalmente cargados con resortes y soportes que permiten la contracción y expansión de la tubería por deslizamiento.
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VALVULAS
VALVULAS DE COMPUERTA
Las válvulas de compuerta son las válvulas de paro (aislamiento)
más usadas en la industria. Son utilizadas donde se requiere mínima caída de presión al pasar el flujo en las dos direcciones.
Las válvulas de compuerta no estándiseñadas para producir el
estrangulamiento del flujo ya que el uso prolongado en una posición parcialmente abierta dañará las superficies de los
asientos de cierre
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VALVULAS GLOBO
Las válvulas de globo son
utilizadas cuando se requiere
aislamiento (paro) y/o
estrangulamiento. Debido a la
elevada perdida de presión
que producen, estas válvulas
son generalmente utilizadas
donde la caída de presión en el
sistema no es importante
cuando la válvula está
abierta.
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Normalmente las
Válvulas globo son
instaladas con el flujo
desde abajo del disco.
No deberían ser
utilizadas cuando el
estrangulamiento
del flujo es menor al
10% para evitar dañar
sus asientos.
VALVULAS GLOBO
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Las válvulas check están diseñadas para operar en forma
automática para prevenir el Retorno de flujo en sistemas de
tuberías, por ejemplo en el caso de la descarga de varias bombas
en un mismo colector y se desea prevenir el retorno de flujo
a través de una bomba detenida.
Se utilizan 3 tipos:
- Oscilatoria.- Elevadora.- Paro (aislamiento)
VALVULAS CHECK ( Retención)
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Las Válvulas check oscilatorias
son adecuadas para su uso en
tuberías horizontales o verticales,
producen reducida caída de
presión y son aptas para flujos de
velocidad media. No deben
utilizarse en sistemas con flujos
pulsantes o de muy rápido retorno
VALVULAS CHECK ( Retención)
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Las válvulas check elevadoras son
Generalmente usadas en tamaños
más pequeños donde la caída de
presión no es problema. La forma de
globo puede solo ser utilizada en de
Tubería horizontal y la forma de
ángulo solo en la parte superior de
una tubería vertical. Las válvulas
check elevadoras son más tolerantes
a inversiones de flujo pulsante que las
válvulas check oscilatorias pero
pueden ser afectadas por el problema.
VALVULAS CHECK ( Retención)
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Las válvulas check de paro son válvulasde globo o ángulo con el agregado deprevenir la inversión del flujo. En laposición abierta, funcionan de maneraidéntica a una válvula check elevadora. Enla posición cerrada, son posicionadasmediante el empuje del vástago, al igualque en una válvula globo o de ángulo. Lasválvulas check de paro deben ser instaladas con el vástago vertical y fluirdesde la parte inferior del disco. Las salidas de vapor de la mayoría delas calderas están equipadas conválvulas check de paro las cuales soncomúnmente referidas como válvulasde no retorno.
VALVULAS CHECK ( Retención)
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VALVULA TAPON
La válvula tapón consta de uncuerpo en el cual se ha montado uncilindro o tapón con toleranciamínima. Se ha maquinado un agujeroen el tapón de tal manera que el flujopasará a través del mismo cuando eltapón esté adecuadamente alineadocon el paso del flujo. Cuando el tapónes girado 90 grados el paso esbloqueado y el flujo es detenido.Cuando la válvula está completamenteabierta, soporta la acción de líquidosabrasivos mucho mejor que las válvulasde globo o de compuertas.
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VALVULA TAPON
Una válvula de bola (esférica) trabaja de lamisma manera que una válvula de tapón.La única diferencia es que el “tapón” esuna “bola” (con un agujero maquinado enella) y el cuerpo de la válvula debe serdiseñado para sostener la bola con losajustes adecuados. Las válvulas de tapón y bola pueden serfácilmente modificadas para hacer válvulas multipuertos. Por ejemplo, si otraabertura es maquinada en un tapón o bolapara incorporarla a un giro de 90 gradosdel tapón, en lugar de un flujo en línearecta tendremos una válvula de tres víasque puede usarse para guiar fluidos desdeuna fuente a cualquiera de los dos pasosde descarga.
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VALVULA MARIPOSA
La válvula es operada desde
su posición abierta hasta otra
completamente cerrada mediante
la rotación de la manija a un
cuarto de vuelta. Dependiendo de
la aplicación la base puede ser
hecha de goma elástica, neopreno o
teflón.
Las válvulas de mariposa están
siendo muy utilizadas en el diseño
de las plantas de energía debido a
su precio, menor tamaño, menor
peso y sus características de
estrangulamiento del flujo de fluido.
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OTROS TIPOS(Clasificación)DE VALVULAS (de acuerdo a aplicación)– Válvulas Estranguladoras : son usadas para controlar el caudal de un fluido. Para
un buen control se requiere que la válvula proporcione una caída de presión asociada con los cambios de flujo, los que serán lineales con respecto al posicionamiento de la válvula. Las válvulas globo son las más comúnmente usadas como válvula estranguladora.
– Válvulas aguja: son válvulas globo al que se les ha modificado el disco, achicándolo al punto de tener el tamaño de una aguja. En su construcción se utilizan materiales especiales de gran durabilidad en la construcción de la base y el disco.
– Válvula tapón modificada: se utiliza como válvula de estrangulamiento. Cuando una válvula tapón es usada como reguladora de flujo, el
agujero en el tapón es mucho más pequeño y diseñado para proporcionar las características de variación de flujo lineal. También se utilizan materiales especiales para prevenir su desgaste prematuro.
– Válvulas poppet : se utilizan en el control de velocidad de la turbina de vapor y son formas especiales de válvulas globo utilizadas como válvulas estranguladoras.
– Válvulas de alivio o de seguridad: son utilizadas para proteger los recipientes y las tuberías de una sobre-presión. Pueden actuar por si solas o por piloto automático.
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Válvulas de drenado.
Esta disposición de válvulas es típica de los drenajes en la parte más baja de cada sección de la caldera, permiten la remoción periódica de los residuos decantados en los domos como parte del programa de control químico de agua del ciclo.
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VALVULAS DE CONTROL AUTOMATIZADAS(Neumático, hidráulico, motorizadas)
La mayoría de las válvulas de control que se usan en las plantas de energía son operadas en forma neumática.
El movimiento del vástago es efectuado por medio del control de la presión de aire en un diafragma que comanda el actuador de la válvula.
El control electrónico del equipo acciona las electro válvulas que regulan esa presión de aire.
El control hidráulico también se emplea de manera similar que el neumático.
En algunos casos se utilizan válvulas motorizadas con accionamientos eléctricos. En válvulas más pequeñas se usan solenoides de control.
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Válvulas de regulación de presión (PRVs): Son usadas en muchos sistemas para controlar la presión en un
sistema .
Válvulas de control de presión (PCVs):
Estas válvulas se operan mediante el movimiento del vástago,el que se acciona en función de los cambios en la presión en la entrada de la válvula comparados con una referencia calibrada.
El vástago también puede ser accionado por la presión diferencial en un diafragma interno o por medio de una vinculación mecánica a otro dispositivo de control. Estos dispositivos de control pueden ser propios del equipos o interactuar con los sistemas de control de toda la planta.
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SISTEMAS DE AIRE DE BAJA PRESION Y GRAN CAUDAL
– Sistemas de Ventilación.
– Compuertas : son utilizadas para controlar el flujo de aire en lugar de una válvula. Las compuertas pueden emplear un solo punto de pivote o varios. En este caso, se proporcionan canales de flujo múltiple y la compuerta opera muy parecido a un juego de persianas venecianas
– Algunas compuertas, como aquellas utilizadas en los sistemas
de conductos de retorno de gas tienen todas las características de la válvula mariposa anteriormente discutida.
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OPERACION DE LAS VÁLVULAS
• Las válvulas de accionamiento manual están provistas de volantes, manivelas u otras dispositivos para proporcionar la fuerza de palanca necesaria para la operación adecuada.
• Si una válvula tiene fuga cuando está cerrada se puede deber a que algún material extraño quedo atrapado entre el disco y el asiento de la válvula. El abrir ligeramente y cerrar la válvula unas cuantas veces proporcionara un barrido que generalmente removerá el material extraño.
• No se debe forzar la válvula en el cierre para evitar una fuga porque se pueden dañar los asientos con algún material extraño que la este bloqueando.
• Si se permiten fugas en una válvula cuando está cerrada con el paso del tiempo se dañaran los asientos por erosión debido al paso del fluido.
• El estrangulamiento de cualquier válvula no diseñada como tal resultará en erosión y daño en la superficie de su base.
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• Las válvulas en los sistemas de alta temperatura (como los de vapor) deberán girarse aproximadamente media vuelta en el sentido de cierre después de alcanzar la posición de completamente abierta. Se evitara que se “peguen” el disco y los asientos por expansión al calentarse la válvula.
• En el caso de tener que garantizar un cierre efectivo se pondrán dos válvulas en serie. Esta disposición es generalmente observada en líneas de soplado o drenado desde un recipiente de presión o línea presurizada.
• Las grandes válvulas de compuerta con presión en un solo lado pueden ser muy difíciles de abrir ya que la presión actúa sobre el área de la compuerta forzándola contra su base y creando una gran fricción. Para facilitar el desplazamiento de la compuerta se instalan líneas igualadoras o by pass, las que con una tubería mucho menor equilibran la presión a ambos lados de la válvula principal.
OPERACION DE LAS VÁLVULAS
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ACCESORIOS DE LAS TUBERIAS• Presión y temperatura son los parámetros básicos necesarios para operar adecuadamente una planta
de energía. • Los dispositivos utilizados para medirlos son:Presión: manómetros presostatos transmisores de presión sensores piezoeléctricos
Temperatura:
Termómetros Termocuplas Detectores Resistivos de Temperatura (RTD) Transductores de circuito integrado.
Otras Mediciones:
PH Conductividad del agua. Caudal de fluidos. Nivel en tanques y depósitos
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• Líneas by pass• Líneas de Recirculación• Placas con Orificios Calibrados• Coladores, Separadores y Filtros• Trampas de Vapor.• Amortiguadores en circuitos hidráulicos.• Acumuladores en circuitos hidráulicos.• Mezcladores estáticos de líquidos.
ACCESORIOS DE LAS TUBERIAS
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VARIACIONES HIDRAULICAS TRANSITORIAS
• Debido a que la presión tiende a igualarse o que un fluido se expande o se contrae rápidamente debido al contacto con otro fluido a diferente temperatura, el abrir repentinamente una válvula cuando las presiones o temperaturas a ambos lados de la válvula no son iguales aumenta la probabilidad de provocar una fluctuación hidráulica transitoria. Donde exista este riesgo se deberán utilizar válvulas bypass para igualar presión y temperatura a ambos lados de la válvula principal antes que la misma sea abierta.
• En cualquier sistema de fluidos, y especialmente en aplicaciones de alta presión y alta temperatura, las válvulas que aíslan el flujo en el sistema deberán ser abiertas y cerradas de manera lenta y deliberada. Esto es particularmente importante en sistemas de aire de alta presión para prevenir el “efecto diesel”, una explosión que ocurre cuando contaminantes inflamables dentro de la tubería (como aceite o grasa) están sujetos a un aumento rápido en la presión y temperatura.
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GOLPE DE ARIETE
• El golpe de ariete es la fuerza o choque de agua cuando su flujo es cortado en forma repentina. Bajo ciertas condiciones, como consecuencia de la interrupción, una serie de ondas de choque pueden generarse en el flujo. Las ondas pueden alcanzar magnitudes destructivas para la instalación.
• Existe posibilidad de golpe de ariete cuando una tubería transporta vapor y condensado. El condensado formado en la línea fría puede levantarse como un “proyectil” de agua que es llevado a lo largo de la tubería a alta velocidad. Cuando el proyectil de agua encuentra un obstáculo tal como un cambio en la dirección de la tubería, se puede producir una interrupción abrupta en su desplazamiento.
La energía cinética del condensado de alta velocidad es repentinamente convertida en energía de presión, la cual tiene que ser
absorbida por la tubería. Si la velocidad es muy alta o el peso del condensado muy grande, la cantidad de energía liberada puede ser suficiente como para romper las uniones o los mismos caños.
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El vapor deberá ser siempre admitido a las líneas frías en forma lenta y el condensado drenado desde la línea tan rápido como se forme.