5) Dibuje y describa las siguientes válvulas de control: de jaula, de compuerta, en Y. Fabricantes y ejemplos de aplicación. Construcción.
Válvula de Jaula:
Consiste en un obturador cilíndrico que desliza en una jaula con orificios adecuados a las características de caudal deseadas en la válvula. Se caracteriza por el fácil desmontaje del obturador y por que este puede incorporar orificios que permiten eliminar prácticamente el desequilibrio de fuerzas producido por la presión diferencial favoreciendo la estabilidad del funcionamiento. Por este motivo este tipo de obturador equilibrado se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. Como el obturador esta contenido dentro de la jaula, la válvula es muy resistente a las vibraciones y al desgaste. Por otro lado, el obturador puede disponer de aros de teflón que, con la válvula en posición cerrada, asientan contra la jaula y permiten lograr así un cierre hermético.
Fig.1 Valvula de control tipo jaula
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Válvula de Compuerta
Esta válvula efectúa su cierre con un disco vertical plano o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido. Por su disposición es adecuada generalmente para control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo de fluido cuando esta en posición de apertura total. Este tipo de válvula posee un cuerpo totalmente encerrado con un disco o puerta de forma rectangular o circular, la cual se mueve perpendicular a la dirección del flujo. La válvula de compuerta supera en número a los otros tipos de válvulas en servicio en donde se requiere circulación interrumpida y poca caída de presión. Cuando la válvula esta abierta del todo, se eleva por completo la compuerta fuera del conducto del flujo, por lo cual el fluido pasa en línea recta por un conducto que suele tener el mismo diámetro de la tubería. La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento.
· Para uso poco frecuente.
· Para resistencia mínima a la circulación.
· Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.
Aplicaciones
Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.
Ventajas
· Alta capacidad.
· Cierre hermético.
· Bajo costo.
· Diseño y funcionamiento sencillos.
· Poca resistencia a la circulación.
Desventajas
· Control deficiente de la circulación.
· Se requiere mucha fuerza para accionarla.
· Produce cavitación con baja caída de presión.
· Debe estar cubierta o cerrada por completo.
· La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
· Lubricar a intervalos periódicos.
· Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura
· Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes y al comprobar que las válvulas estén cerradas.
· No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca.
· Abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque hidráulico en la tubería.
· Cerrar las válvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y mugre atrapados.
Fig.2 Valvulas de control de compuerta
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agua, el tratamiento de aguas residuales e instalaciones
contra incendios. El diseño único de nuestras válvulas y
la amplia gama de productos satisfacen las necesidades
de los clientes en todas partes del mundo.
En el diseño de la válvula se han incorporado los estrictos requerimientos
en cuanto a calidad y rendimiento del sector de suministro de gas. Por lo
tanto se incluye un alto grado de seguridad en el diseño de la válvula
básica, la cual se utiliza también en aplicaciones para el suministro de
agua, tubería de aguas residuales e instalaciones contra incendios.
Válvula en Y
Es adecuada como válvula de cierre y de control. Como válvula todo-nada se caracteriza por su baja perdida de carga y como válvula de control presenta una gran capacidad de caudal. Posee una característica de auto drenaje cuando esta instalada inclinada con un cierto ángulo. Se emplea usualmente en instalaciones criogénicas. Es adecuada como válvula de cierre y de control. Como válvula todo-nada se caracteriza por su baja perdida de carga y como válvula de control presenta una gran capacidad de caudal.
Fig.1 Valvulas de control tipo Y
29) Explique que es el ruido en las válvulas de control y algunos ejemplos industriales. Como se corrige?
El ruido en las válvulas de control es aquel producido por los funcionamientos de las válvulas de control, instaladas en tuberías que transportan gases, líquidos y vapores, interviniendo en ciertos procesos industriales.
Existen tres causas principales de ruido en las válvulas de control, estas son:
La vibración mecánica: se origina de las fluctuaciones de presiones casuales que se producen en el interior del cuerpo de la válvula y al choque de los fluidos con las partes móviles de la misma. La vibración que se presenta más comúnmente es el movimiento lateral del obturador con relación a la superficie de guía. Este tipo de vibración puede eliminarse variando las condiciones del proceso o cambiando la masa del obturador.
El ruido hidrodinámico: este ruido se produce por los líquidos al circular por el interior de la válvula. Se puede encontrar en varios estados:
La cavitación se origina en dos etapas: la primera el fluido pasa por el orifico interno existente en el obturador y el asiento, alcanzando su máxima velocidad, si ésta es suficiente la presión en la vena puede reducirse a la presión de vaporización liquido, conviertendose así en forma de burbujas. La segunda parte la velocidad del líquido disminuye y aumenta la presión a la cual se encuentra sometido, provocando así que las burbujas, formadas en la primera etapa, se aplasten.
La cavitación puedo originar grandes problemas de vibración en la válvula, pero estos se pueden evitar seleccionando adecuadamente los límites en las condiciones de servicio.
El ruido aerodinámico: es la causa principal del ruido en las válvulas; se produce por el flujo turbulento del vapor, del aire y otros gases, siendo despreciable para los líquidos. Puede producirse por obstrucciones en el flujo del fluido, por expansión rápida o deceleración del gas a alta velocidad, al salir de la válvula. Si el fluido alcanza la velocidad del sonido, se producen altos niveles de ruido; sin embargo a bajas velocidades también se pueden producir perdidas y grandes ruidos.
El ruido aerodinámico es aperiódico, y se produce en un rango de frecuencias entre 2000 y 8000 Hz. Algunos factores a considerar en este tipo de ruido son: el tipo de fluido, el caudal, la presión de la válvula, la perdida de la carga y la configuración de la tubería; también se deben tomar en cuenta cierto elementos que pueden producirlo directamente, como lo son: los diafragmas, los autorreguladores de presión, etc.
¿Cómo se corrige el ruido en las válvulas de control?
Para corregir el ruido en las válvulas de control hay que atacar directamente la fuente de ruido o atenuar la transmisión del mismo. En la primera opción se suele usar una válvula de bola o rotativa con el obturador perforado o con un obturador tipo jaula, dotado de varios orificios, reduciendo así el ruido hasta unos 20dB.
En otros tipos de válvulas se crean conductores laberínticos, los cuales se forman por un conjunto de discos con canales incorporados, y se incorporan a las partes internas entre el obturador y los asientos para aumentar la resistencia hidráulica del fluido, limitando así su velocidad y por ende disminuyendo el ruido. Con este método el ruido puede reducirse hasta unos 30 dB.
La atenuación de la transmisión del ruido se logra por la disipación de la energía acústica mediante materiales absorbentes; éste se sitúa aguas abajo y lo mas próximo a las válvulas de control; atenuando el ruido hasta unos 30 dB. Si el método anterior no funciona, se necesita aislar el ruido exterior, aislando las fuentes.
A continuación se presentan otra serie de recomendaciones para reducir el ruido en las válvulas de control:
Límite de velocidad del fluido aguas abajo de la válvula
La atenuación del ruido no se resuelve sólo con la incorporación de un trim especial atenuador de ruido, pues existe una segunda fuente de ruido en la velocidad de salida del fluido, que se presenta normalmente cuando hay válvulas muy pequeñas en relación al diámetro de la cañería. Producto de esta diferencia, es necesario recurrir al uso de reducciones que hagan calzar ambos diámetros. No obstante, el empleo de estas reducciones también genera turbulencia en el fluido y, por lo tanto, ruido que finalmente se transmite al sistema. La solución es seleccionar una válvula de control en la cual se debe alcanzar una velocidad de salida de 0.3 Mach o menos.
Diseño de las cañerías
Se debe establecer un diseño que permita que el tránsito del flujo a través de la cañería sea lo más suave posible. Se sugiere considerar la instalación entre la válvula de control y una singularidad (codos, tees, etc.), de un tramo de cañería recta equivalente a 4 ó 6 diámetros de cañería. Esta distancia reducirá la turbulencia del fluido, disminuyendo la posibilidad de otra fuente de ruido.
Máximo nivel de ruido en válvula de control
Niveles de ruido superiores a 110 dBA no son recomendables, ya que normalmente están asociados a una alta vibración que podría resultar en deterioro del funcionamiento o daño severo a la válvula de control, actuador, instrumentos, cañerías y soportes.
En este caso, el uso de aislación acústica (o térmica) no es una buena solución, ya que solamente encubre el ruido generado, sin considerar la energía del mismo, expresada por medio de las mencionadas vibraciones.
