tutorial valvulas de control

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VALVULAS DE CONTROL

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VALVULAS

| DISPOSITIVO PARA CONTROLAR EL FLUJO A TRAVES DE UN TUBO O CONDUCTO.

| UNA VLVULA ES UN ORIFICIO AJUSTABLE.

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VALVULAS

| FUNCION:CONTROL. BLOQUEO

| FORMA DE AJUSTE:MANUAL - VOLANTEAUTOMTICO - ACTUADOR

| TIPO DE AJUSTE:DOS POSICIONES (ON-OFF)CUALQUIER POSICIN (THROTTLING).

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VALVULAS

| DISEO DEL CUERPO:GLOBO, MARIPOSA,BOLA,COMPUERTA, TAPON ETC.

| MOVIMIENTO DEL VASTAGO:LINEAL: GLOBO, COMPUERTA,

SAUNDERS ROTATORIA: MARIPOSA, BOLA,EXCENTRICA

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VALVULAS DE CONTROL AUTOMATICO

| DISPOSITIVOS QUE USAN UNA SEAL EXTERNA PARA AJUSTAR CONTINUAMENTE EL DIMETRO DE UN ORIFICIO Y CONTROLAR LA TASA DE FLUJO DEL FLUIDO A TRAVS DE UN TUBO

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VALVULAS DE CONTROL

| VLVULAS DE GLOBO: CONTROL MODULANTE Y REDUCCION DE PRESION. EXCELENTE CIERRE

| VLVULAS DE MARIPOSA: CONTROL DE ALTOS CAUDALES A BAJA PRESIN.

| VLVULAS DE BOLA: CONTROL DE FLUIDOS CON SOLIDOS EN SUSPENSIN.BUEN CIERRE. ALTA PRESIN.

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VALVULAS DE CONTROLTIPO TAMAO

PULG.ANSI FLUJO PRESION

SHUTOFF

GLOBO 1/2 A 16 2500 MODERADA EXCELENTE

BOLA 1 A 24 600 ALTA EXCELENTE

EXCENTRICA 1 A 8 600 MODERADA EXCELENTE

MARIPOSA(LINED)

96 300 ALTA BUENA

MARIPOSA(UNLINED)

96 2500 ALTA BAJA

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VALVULAS DE CONTROL

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VALVULA GLOBO

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VALVULA GLOBO

| ASIENTO SENCILLO:

| BAJO NIVEL DE RUIDO

| ANSI CLASE 300| FUGAS: CLASE

IV

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VALVULA GLOBO

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VALVULA GLOBO

+ VENTAJAS:+ RELACIN LINEAL ENTRE SEAL DE CONTROL Y

POSICIN DEL VASTAGO+ PEQUEA BANDA MUERTA+ BAJA HISTRESIS+ SE PUEDEN EMPLEAR SIN POSICIONADOR+ ALTAS PRESIONES Y TEMPERATURAS

- DESVENTAJAS:- MAYOR COSTO- BAJA VELOCIDAD- ALTA CAIDA DE PRESION

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VALVULA MARIPOSA

| GRANDES CAUDALES

| NO REVESTIDAS, FUGAS: 1% Y BAJA PRESION DE CIERRE

| REVESTIDAS: MEJOR CIERRE Y RESISTENCIA A CORROSION

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VALVULA DE BOLA

| ALTA PRESION DE CIERRE

| ANSI 900| PUEDEN SER

FULL BORE O REDUCED BORE.

| PUEDEN SER ON OFF O PROPORCIONAL

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VALVULAS MARIPOSA

+ VENTAJAS:+ ALTA CAPACIDAD DE FLUJO+ BAJO P.+ MINIMO ESPACIO PARA INSTALACION+ ECONOMICAS PARA GRANDES TAMAOS+ FACIL MANTENIMIENTO.- DESVENTAJAS:- TENDENCIA A CAVITAR- RELACION NO LINEAL ENTRE SEAL DE

CONTROL Y ROTACIN DE LA VLVULA- MAYOR BANDA MUERTA E HISTRESIS- REQUIERE POSICIONADOR

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VALVULAS DE BOLA

+ VENTAJAS:+ EXCELENTE PARA FLUIDOS VISCOSOS,

FIBROSOS Y CON SOLIDOS EN SUSPENSION.+ ALTA RANGEABILIDAD+ CIERRE HERMETICO- DESVENTAJAS:- TENDENCIA A CAVITAR- RELACION NO LINEAL ENTRE SEAL DE

CONTROL Y ROTACIN DE LA VLVULA- RUIDO- PARA CONTROL REQUIERE CARACTERIZACION

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VALVULAS DE CONTROL

| 1. COEFICIENTE DE FLUJOCV: NUMERO DE GALONES POR MINUTO DE AGUA A 60 F QUE PASA A TRAVS DE LA VLVULA TOTALMENTE ABIERTA Y CON UNA CADA DE PRESIN DE 1 PSI.

| 2. VELOCIDAD DEL FLUIDOALTA VELOCIDAD PRODUCE MAYOR EROSIN Y DESGASTE.

LQUIDOS -> 15 - 20 FT/SEG.(4.6 - 6 M/SEG.)

GAS/VAPOR-> 400 FT/SEG( 122 M/SEG)

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VALVULAS DE CONTROL

| 3. DIRECCION DEL FLUJOFLUJO PARA ABRIR (FTO)FLUJO PARA CERRAR (FTC)AFECTA ESTABILIDAD, FUGAS Y RUIDO

| 4. ACCION DEL AIREDIRECTA: Aire para Cerrar (ATC O NO)REVERSA: Aire para Abrir (ATO O NC)

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VALVULAS DE CONTROL

| 5. PRESIONCADA DE PRESIN --> TAMAO VLVULASHUTOFF -> TAMAO ACTUADOR

| 6. SEAL DE CONTROL3 A 15 PSI; 4 A 20 PSI, DIGITAL

| 7. FUGASCLASE II a VI

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CARACTERISTICA DE FLUJO

| EL CONJUNTO (O TRIM DE LA VALVULA) TAPON, VASTAGO Y ASIENTO, DETERMINA LA RELACIN ENTRE EL % Cv Y LA POSICIN DE LA VLVULA (% VALVE POSITION O RATED TRAVEL).

| LA CARACTERISTICA DE FLUJO INHERENTE SE MIDE CON P CONSTANTE

| LA CARACTERISTICA INSTALADA ES DIFERENTE A LA CARACTERISTICA INHERENTE DEBIDO AL CAMBIO DE P

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CARACTERISTICAS DE FLUJO

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100

% APERTURA

%

F

L

U

J

O

M

A

X

I

M

O

IGUAL PORCENTAJE

LINEAL

RAPIDA APERTURA

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CARACTERISTICA LINEAL

| PARA CADA DE PRESIN CONSTANTE LA RATA DE FLUJO VARA EN PROPORCIN DIRECTA A LA APERTURA DE LA VLVULA:

Cv(vp) = [Cv max] * [VP]

| LA GANANCIA DE LA VALVULA ES CONSTANTE PARA TODO FLUJO

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IGUAL PORCENTAJE (ISOPORCENTUAL)| PARA CADA DE PRESIN CONSTANTE,

PARA IGUALES INCREMENTOS EN LA APERTURA, SE PRODUCE UN CAMBIO PORCENTUAL IGUAL EN EL FLUJO.

| EL % DE AUMENTO EN EL FLUJO ES IGUAL CUANDO LA APERTURA CAMBIA DE 40 A 50%, QUE CUANDO CAMBIA DE 70 A 80%.

| = 25, 50, 100

[ ] 1*)( = VPVMAXV CC VP

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APERTURA RAPIDA

MAXIMO CAMBIO EN LA TASA DE FLUJO PARA PEQUEOS VALORES DE LA POSICION DE LA VALVULA, APROXIMADAMENTE LINEAL.PARA CAMBIOS ADICIONALES EN [VP] EL INCREMENTO DE FLUJO SE REDUCE.PARA VALVULA ABIERTA EL CAMBIO DE FLUJO ES PRACTICAMENTE NULO

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RANGEABILIDAD

VP de 5% a Flujo VP de 95% a Flujo=R

LINEALES:R = 19

IGUAL PORCENTAJE:R = 18 ( = 25), 34 ( = 50),

63 ( = 100). APERTURA RAPIDA:

R = 3

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CARACTERISTICA RECOMENDADACONTROL DE NIVEL

CAIDA DE PRESION SOBRE LA VALVULA P

CARACTERISTICA INHERENTE RECOMENDADA

P CONSTANTE LINEAL

P SI CARGA P @ MAX. CARGA > 20% P @ MIN. CARGA

LINEAL

P SI CARGA P @ MAX. CARGA < 20% P @ MIN. CARGA

IGUAL PORCENTAJE

P SI CARGA P @ MAX. CARGA < 200% P @ MIN. CARGA .

LINEAL

P SI CARGA P @ MAX. CARGA > 200% P @ MIN. CARGA.

APERTURA RPIDA

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CARACTERISTICA RECOMENDADACONTROL DE PRESION

APLICACIN CARACTERISTICA INHERENTE RECOMENDADA

LQUIDO IGUAL PORCENTAJEGAS, VOLUMEN PEQUEO, (< 10 ft DE TUBERIA ENTRE VLVULA DE CONTROL Y VLVULA DE CARGA)

IGUAL PORCENTAJE

GAS, VOLUMEN GRANDE (>100 ftDE TUBERIA) P SI CARGA P @ MAX. CARGA > 20% P @ MIN. CARGA .

LINEAL

GAS, VOLUMEN GRANDE (>100 ftDE TUBERIA) P SI CARGA P @ MAX. CARGA < 20% P @ MIN. CARGA .

IGUAL PORCENTAJE

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CARACTERISTICA RECOMENDADACONTROL DE FLUJO

TIPO DE ELEMENTO DE

MEDIDA

UBICACIN DE LA VLVULA

RESPECTO AL ELEMENTO PRIMARIO

RANGO AMPLIO DE SEAL DE REFERENCIA

RANGO PEQUEO,

CAMBIO EN P CON

INCREMENTO EN CARGA

LINEAL SERIE LINEAL IGUAL PORCENTAJE

LINEAL DERIVACION LINEAL IGUAL PORCENTAJE

CUADRATICO SERIE LINEAL IGUAL PORCENTAJE

CUADRATICO DERIVACION IGUAL PORCENTAJE

IGUAL PORCENTAJE

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DIMENSIONAMIENTO

| DIMETRO DE TUBERA | PRESIN DE ALIMENTACIN

DISPONIBLE.| VELOCIDAD: LQUIDOS:

4.6 - 6 m/sGASES O VAPOR: 122 m/s

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F

Vv G

PCQ =

DIMENSIONAMIENTO: LIQUIDOS

| FLUJO DE LIQUIDO :

| Q: Flujo Liquido (gpm) | P: Caida de presion (psi)| G: Gravedad Especifica

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DIMENSIONAMIENTO: GAS -VAPOR

P: Caida de Presin en psiV: Volumen especifico.Pie3/lbCf : Factor de flujo crticoTsh: Temperatura vapor recalentado Fy : Factor de compresibilidad

1

63.1pp

Cy v

f

=

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)148.0()

836 31 yyGTPCCF FVS =

DIMENSIONAMIENTO: GAS -VAPOR

FLUJO VOLUMETRICO GAS O VAPOR :

| Fs: Flujo de gases o vapor (scfh).| CF: Factor de flujo critico| G: Gravedad Especifica| TF: Temperatura R

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)148.0(5208.2 3yyT

GCC fv =FLUJO DE MASA GAS O VAPOR (lb/h)

)148.0()0007.01(

83.1 31 yyT

PCCSH

FV +=

FLUJO DE MASA VAPOR DE AGUA (lb/h):

DIMENSIONAMIENTO: GAS VAPOR. FLUJO DE MASA

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OPERACIN NORMAL: P2 SIEMPRE > PV

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VAPORIZACION (FLASHING): P2 < PV

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CAVITACION: P2 < PV Y DESPUES P2 > PV

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DIMENSIONAMIENTO

| VERIFICAR CONDICION DE OPERACIN:

| FL= COEFICIENTE DE RECUPERACION| P1 = PRESION DE ENTRADA (PSIA)| PV = PRESION DE VAPOR A T DE ENTRADA

(psia)

( )PPF VLpermisibleP = 12

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DIMENSIONAMIENTO

| SI P CALCULADO SOBRE LA VALVULA ES MAYOR QUE PPERMISIBLE SE PRESENTARA CAVITACION O VAPORIZACION.

| EN ESTE CASO LA FORMULA PARA CALCULAR EL CV PARA LIQUIDOS ES:

| FLES UN PARAMETRO PROPIO DE LA VALVULA

PERMISIBLE

FV P

GQC =

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DIMENSIONAMIENTO: CAIDA DE PRESION DISPONIBLE

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DIMENSIONAMIENTO: CAIDA DE PRESION DISPONIBLE

| LA VALVULA NO DEFINE EL P SOBRE ELLA.

| LA VALVULA ABSORBE EL EXCESO DE PRESION REMANENTE

| CALCULAR LA PRESION ENTREGADA A LA VALVULA, AGUAS ARRIBA

| CALCULAR LA PRESION REQUERIDA AGUAS ABAJO

| REALIZAR EL ANALISIS A MAXIMO Y MINIMO FLUJO

| LA MAYOR CAIDA SE PRODUCE A MINIMO FLUJO

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DIMENSIONAMIENTO: VALVULA ALIMENTACION DE AGUA

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| P NO DEBE SER INFERIOR A 50 PSI| AGUA TRATADA ES AGRESIVA: DEVORA

METAL| LA VELOCIDAD DEL AGUA ES ALTA| SI LA VLVULA DE CONTROL ES LA MS

CERCANA AL DOMO SE DEBE EMPLEAR CDIGO ASME. SI NO SE PUEDE EMPLEAR EL CDIGO DE LA TUBERIA

| EL P ES VARIABLE EN UN RANGO AMPLIO Y EL PROCESO DE FLUJO ES RPIDO.

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| PUNTO DE OPERACIN DESEADO, PARA CONTROL: [C2 , X]

| PUNTO DE OPERACIN REQUERIDO POR LOS CDIGOS DE SEGURIDAD: [C3 , Y]: EL SISTEMA DEBE ADICIONAR AGUA AUN CON LA VLVULA DE ALIVIO ACTIVA.

| SI SE DISEA LA VLVULA CON [C3 , Y] QUEDA SOBREDIMENSIONADA: MXIMO FLUJO CON MNIMO P.

| ES MEJOR DISEAR PARA BUEN CONTROL Y MANEJAR LA EMERGENCIA POR UNAVLVULA DE BY PASS

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ACTUADORES

ACTUADORES NEUMATICOS ROTARIOS

ACTUADORES ELECTRICOS

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ACTUADOR DIAFRAGMA-RESORTE

RESORTE

VASTAGO

DIAFRAGMA

INDICADOR RECORRIDO

POSICIONADOR

ACOPLE VASTAGO-LEVA

EMPAQUETADURA

YUGO

BONETE

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ACTUADORES

TIPO VENTAJAS DESVENTAJAS

RESORTE-DIAFRAGMA

ECONOMICO, SENCILLO, BAJA PRESION DE SUMINISTRO

BAJO TORQUE. BAJA TEMPERATURAINFLEXIBLE

NEUMATICO PISTON

ALTO TORQUE, ALTA TEMPERATURA, FLEXIBLE, RAPIDO

COSTO. ALTA PRESION DE SUMINISTRO

ELECTRICO CONTROL REMOTO COSTOBAJA VELOCIDAD

HIDRAULICO ALTO TORQUERAPIDO

COSTO, PESO, COMPLEJIDAD

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DIMENSIONAMIENTOACTUADOR

| ACCION AIRE PARA ABRIR: LA FUERZA DE COMPRESION INICIAL DEL RESORTE DEBE VENCER EL EFECTO DE LA PRESION DE LINEA MAS 2 psi O 25% DE LA FUERZA INICIAL, EL QUE SEA MAYOR.

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| ACCION AIRE PARA CERRAR: LA FUERZA DE COMPRESION INICIAL DEL RESORTE TIENDE A MANTENER AL TAPON FUERA DEL ASIENTO: SE APLICA MINIMO UN psi AL DIAFRAGMA.

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| FUERZA: PRESIN * AREA DEL ASIENTO.| PRESIN : FUERZA / AREA EFECTIVA DEL

DIAFRAGMA.EJEMPLO:

PRESIN FLUIDO: 100 PSIAREA DE ASIENTO: 1IN2

AREA DEL DIAFRAGMA: 25 IN2

FUERZA: 100 PSI*1 IN2 = 100 LBFPRESIN: 100 LBF/ 25 IN2 = 4 PSI

CALIBRACIN: MNIMO 6 PSI

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POSICIONADOR

| CONTROL LOCAL DE POSICIN| CONTROLADOR PROPORCIONAL DE ALTA

GANANCIA: DE 10 A 200 (BP DE 10% A 0.5%)| REDUCE LOS EFECTOS DE HISTRESIS Y

NO LINEALIDADES DEL ACTUADOR Y LA FRICCIN EN EL VSTAGO.

| EXISTEN NEUMTICOS, ELECTRNICOS ANLOGOS Y DIGITALES (HART, FIELDBUS, PROFIBUS)

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POSICIONADOR

| MEJORA LA VELOCIDAD DE RESPUESTA DE LA VLVULA. (TAMBIN SE PUEDE OBTENER EMPLEANDO UN AMPLIFICADOR DE VOLUMEN O BOOSTER)

| NECESARIO PARA ACTUADORES SIN RESORTE.

| TIL EN PROCESOS INTEGRANTES LENTOS ( TEMPERATURA, NIVEL, FLUJO LENTO ETC), DONDE LA RESPUESTA DEL PROCESO ES MS LENTA QUE LA DE LA VLVULA.

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| AL EMPLEAR POSICIONADOR SE DEBE REDUCIR LA GANANCIA EN EL CONTROLADOR.

| EN PROCESOS RPIDOS NO INTEGRANTES (I.E. FLUJO RPIDO, PRESIN DE LQUIDOS, PEQUEOS VOLMENES DE GAS) LA ADICIN DEL POSICIONADOR PUEDE GENERAR INESTABILIDAD

POSICIONADOR

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| NO SE RECOMIENDA USAR POSICIONADOR CUANDO LA RESPUESTA DE LA VLVULA ES MS LENTA QUE LA DEL PROCESO QUE SE CONTROLA.

| EN PROCESOS RPIDOS SE PUEDE EMPLEAR UN BOOSTER

POSICIONADOR

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ACCESORIOS

| SWITCHES:INDICACIN REMOTA DE LA POSICIN DE LA VLVULA.

| VALVULA SOLENOIDE:CONTROLAR EL AIRE DE ENTRADA AL ACTUADOR.VLVULAS ON-OFF

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VALVULAS DE BLOQUEO

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VALVULAS CHEQUE

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VALVULAS DE SEGURIDAD

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EQUIVALENCIASANSI CLASS

PN 10PN 16

125 Lb

PN 25PN 40

PN 63PN 100PN 160PN 250PN 320PN 400PN 630

150 Lb

300 Lb

600 Lb900 Lb1500 Lb2500 Lb

DN 15 mm = 1/2 in25 mm = 1 in40 mm = 1 1/2 in50 mm = 2 in65 mm = 2 1/2 in80 mm = 3 in

100 mm = 4 in125 mm = 5 in 150 mm = 6 in 200 mm = 8 in 300 mm = 12 in

VALVULAS DE CONTROLVALVULASVALVULASVALVULASVALVULAS DE CONTROL AUTOMATICOVALVULAS DE CONTROLVALVULAS DE CONTROLVALVULAS DE CONTROLVALVULA GLOBOVALVULA GLOBOVALVULA GLOBOVALVULA GLOBOVALVULA GLOBOVALVULA MARIPOSAVALVULA DE BOLAVALVULAS MARIPOSAVALVULAS DE BOLAVALVULAS DE CONTROLVALVULAS DE CONTROLVALVULAS DE CONTROLCARACTERISTICA DE FLUJOCARACTERISTICA DE FLUJOCARACTERISTICA DE FLUJOCARACTERISTICA DE FLUJOCARACTERISTICA DE FLUJORANGEABILIDADCARACTERISTICA RECOMENDADACONTROL DE NIVELCARACTERISTICA RECOMENDADACONTROL DE PRESIONCARACTERISTICA RECOMENDADACONTROL DE FLUJODIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTO: LIQUIDOSDIMENSIONAMIENTO: GAS - VAPORDIMENSIONAMIENTO: GAS - VAPORDIMENSIONAMIENTO: GAS VAPOR. FLUJO DE MASAOPERACIN NORMAL: P2 SIEMPRE > PVVAPORIZACION (FLASHING): P2 < PVCAVITACION: P2 < PV Y DESPUES P2 > PVDIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTO: CAIDA DE PRESION DISPONIBLEDIMENSIONAMIENTO: CAIDA DE PRESION DISPONIBLEDIMENSIONAMIENTO: VALVULA ALIMENTACION DE AGUADIMENSIONAMIENTO: VALVULA ALIMENTACION DE AGUADIMENSIONAMIENTO: VALVULA ALIMENTACION DE AGUAACTUADORESACTUADOR DIAFRAGMA-RESORTEACTUADORESDIMENSIONAMIENTOACTUADORDIMENSIONAMIENTOACTUADORDIMENSIONAMIENTOACTUADORPOSICIONADORPOSICIONADORPOSICIONADORPOSICIONADORACCESORIOSVALVULAS DE BLOQUEOVALVULAS CHEQUEVALVULAS DE SEGURIDADEQUIVALENCIAS

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