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Trabajo de Investigación Unidad 4 tema Válvulas y descripción de sus componentes

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  1. 1. Universidad de Oriente Núcleo Monagas Departamento de Ingeniería de Sistemas Curso Especial de Grado Área: Automatización y Control de Procesos Industriales Instrumentación y Control Industrial Unidad IV – Elementos finales de Control Tutor de Seminario: Ing. Edgar Goncalves Equipo HMI: Carlos Martínez C.I:19232194 Juan González C.I:18325757 Maturín, Octubre de 2014
  2. 2. ÍNDICE INTRODUCCIÓN ............................................................Error! Bookmark not defined. MARCO TEÓRICO .........................................................Error! Bookmark not defined. VÁLVULAS. .................................................................Error! Bookmark not defined. PARTES DE UNA VALVULA ......................................................................................... 4 DESCRIPCION DE SUS COMPONENTES ................................................................ 6 ESPECIFICACIÓN DE VÁLVULAS .............................................................................. 7 TIPOS DE VÁLVULAS INDUSTRIALES ...................................................................... 8 APLICACIONES DE LAS VALVULAS EN LA INDUSTRIA…………………………8 DISCUSIÓN .....................................................................Error! Bookmark not defined. CONCLUSIÓNES ...........................................................Error! Bookmark not defined. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................... 1Error! Bookmark not defined. 2
  3. 3. INTRODUCCION Las Válvulas ya se utilizaban en la época Romana y periodo de colonización islámica en España como demuestran vestigios encontrados de rudimentarios objetos de piedra que servían para interrumpir o desviar el flujo del agua. No obstante la verdadera aparición de las Válvulas en nuestro mundo data de la época de la Revolución Industrial y la utilización del vapor como forma de energía capaz de mantener las maquinas en funcionamiento. Es desde el Siglo XX cuando, al igual que sucede con el resto de aparatos de ingeniería e industriales, se produce el desarrollo de las Válvulas desde sus primitivos diseños a los sofisticados y específicos de la actualidad. En nuestro entorno industrial no podríamos concebir la no existencia de Válvulas; en un sistema hidráulico de tuberías existen tres grandes elementos principales: la bomba que produce la presión necesaria para la impulsión de los fluidos, las tuberías que conducen estos fluidos y, naturalmente, las Válvulas, encargadas de controlar los fluidos. Sin la existencia de las Válvulas los fluidos viajarían a través de las tuberías sin posibilidad de ser utilizados para su propósito. 3
  4. 4. MARCO TEÓRICO VÁLVULAS Las Válvulas son dispositivos mecánicos cuya función es la de controlar los fluidos en un sistema de tuberías. El Comité Europeo de Normalización (CEN) en su Norma EN-736-2 define las Válvulas como aquel componente de tuberías que permite actuar sobre el fluido por apertura, cierre u obstrucción parcial de la zona del paso o por derivación o mezcla del mismo. La válvula de control es básicamente un orificio variable por efecto de un actuador. Constituye el elemento final de control en más del 90 % de las aplicaciones industriales. Una válvula es un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en toda industria, particularmente en la de petróleo y gas. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa la cantidad total de fluido que ha pasado por una sección determinada de un conducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo. 4 PARTES DE UNA VALVULA
  5. 5. Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la parte 5 motriz o actuador y el cuerpo. Actuador: el actuador también llamado accionador o motor, puede ser neumático, eléctrico o hidráulico, pero los más utilizados son los dos primeros, por ser las más sencillas y de rápida actuaciones. Aproximadamente el 90% de las válvulas utilizadas en la industria son accionadas neumáticamente. Hay muchos diferentes tipos, tamaños y aplicaciones para válvulas de control. La selección de la válvula de control correcta para una aplicación específica es crucial para el rendimiento adecuado del sistema. El bajo tamaño o el tamaño excesivo son problemas comunes. Cuerpo de la válvula: este está provisto de un obturador o tapón, los asientos del mismo y una serie de accesorios. La unión entre la válvula y la tubería puede hacerse por medio de bridas soldadas o roscadas directamente a la misma. El tapón es el encargado de controlar la cantidad de fluido que pasa a través de la válvula y puede accionar en la dirección de su propio eje mediante un movimiento angular. Esta unido por medio de un vástago al actuador, Cuando la presión del aire disminuye, la presión del resorte hace que el diafragma, el vástago y el tapón se muevan hacia arriba, abriendo la válvula. Esto significa que una pérdida de presión podría hacer que la válvula se abra. Las diferentes configuraciones de entrada de aire, la ubicación del resorte, y el asiento de válvula dan por resultado diferentes disposiciones en la posición en falla y determinan si la válvula es directa o inversa. Por ejemplo, esta misma válvula, con el tapón por debajo del anillo de asiento (asiento reverso), se abrirá con el aumento de la presión de aire y fallaría cerrándose con la pérdida de presión de aire. Por lo tanto, todos los componentes del subsistema de control final deben estar configurados correctamente para que el sistema funcione apropiadamente. Las posiciones de segundad deben ser correctas para que la aplicación y la acción puedan producir los resultados deseados. Estas configuraciones deben estar debidamente documentadas y utilizadas durante la calibración, el control de lazo, o solución de problemas.
  6. 6. DESCRIPCION DE SUS COMPONENTES Las Válvulas independientemente de su tipo disponen de algunas partes comunes necesarias para el desarrollo de su función: 1-Obturador: También denominado disco en caso de parte metálica, es la pieza que realiza la interrupción física del fluido. 2-Eje: También denominado husillo, es la parte que conduce y fija el 6 obturador. 3-Asiento: Parte de la válvula donde se realiza el cierre por medio del contacto con el obturador. 4-Empaquetadura del eje: Es la parte que montada alrededor del eje metálico asegura la estanqueidad a la atmósfera del fluido. 5-Juntas de cierre: Es la parte que montada alrededor del órgano de cierre (en algunos casos) asegura una estanqueidad más perfecta del obturador. 6-Cuerpo y Tapa: Partes retenedoras de presión, son el envolvente de las partes internas de las Válvulas. 7-Extremos: Parte de la válvula que permite la conexión a la tubería, pueden
  7. 7. ser bridados, soldados, roscados, ranurados o incluso no disponer de ellos, es decir, permitir que la válvula se acople a la tubería tan solo por las uniones externas (Wafer). 8-Pernos de unión: Son los elementos que unen el cuerpo y tapa de la válvula entre sí. Para asegurar la estanqueidad atmosférica hay que colocar juntas entre estas dos superficies metálicas. 9-Accionamiento: Es el mecanismo que acciona la válvula. ESPECIFICACIÓN DE VÁLVULAS Especificar una válvula de control implica determinar las características 7 de: 1. Cuerpo e internos: indicando el tipo, material y serie que se fija de acuerdo al servicio que debe prestar. También hay que indicar el diámetro que está relacionado con la capacidad y a esto se lo denomina dimensionamiento. Por último, algunos tipos de válvula permiten elegir la Característica de Flujo.
  8. 8. 2. Actuador: una vez conocidos los detalles del cuerpo se debe elegir el tipo de motor (neumático de cabezal o pistón, eléctrico, etc.), la acción ante falla y el tamaño. 3. Accesorios: corresponde a elementos adicionales como transductores I/P o V/P, volante para accionamiento manual, posicionador, etc. TIPOS DE VÁLVULAS INDUSTRIALES En función de su propósito de aplicación podemos encontrar una primera 8 clasificación de la siguiente forma: Aislamiento: Su misión es interrumpir el flujo de la línea en de forma total y cuando sea preciso. Retención: Su misión es impedir que el flujo no retroceda hacia la zona presurizada cuando esta decrece o desaparece. Regulación: Su misión es modificar el flujo en cuanto a cantidad, desviarlo, mezclarlo o accionarlo de forma automática.
  9. 9. Seguridad: Utilizadas para proteger equipos y personal contra la sobre 9 presión. APLICACIONES DE LAS VALVULAS EN LA INDUSTRIA
  10. 10. DISCUSION Las válvulas de control se encargan de regular el flujo y circulación tanto de líquidos como de gases en cualquier proceso industrial, evitando su regreso y estabilizando su presión. Para influir en el paso de los fluidos las válvulas de control se van abriendo o cerrando dependiendo de las necesidades del flujo, es decir, no necesariamente están totalmente cerradas ni totalmente abiertas, el nivel de uno u otro estado depende de las necesidades de flujo. Básicamente una válvula de control está formada por un cuerpo principal, dentro del que se encuentran los asientos y el obturador. Estos elementos son los que ayudarán a definir el flujo que se necesita y permitirán regularlo. Cuando el obturador libera u obstruye determinada superficie de la válvula es cuando el flujo varía aumentando o reduciéndose según la posición del obturador. También tenemos el actuador o motor de la válvula y al vástago. Este elemento se encarga de controlar el obturador. Al recibir una señal, el actuador la interpreta como un movimiento que se determinará en función de la necesidad de un mayor o menor flujo. El vástago es el elemento con el que se interactúa físicamente para que se 10 regule la posición del obturador. A la parte sellada del cuerpo principal se le llama asientos de la válvula. Estos son los que permiten un contacto total cuando la válvula está cerrada. Cuando el flujo de un líquido pasa a través de una restricción, hay un estrangulamiento o contracción 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". Si las burbujas se colapsan cerca de las superficies sólidas de la válvula, la energía liberada arranca pequeñas partículas de material. Por otra parte cuando hay cavitación, se puede producir considerable ruido, haciéndose inservible una válvula. Las empresas de ingeniería seleccionan y especifican válvulas por medio de los esfuerzos coordinados de sus divisiones de procesos, proyectos y diseño para ingeniería. Los ingenieros de proceso son quienes asumen la responsabilidad de establecer los parámetros de diseño del proceso como son la temperatura, presión, flujo, procedimientos para arranque y paro, etc. El ingeniero de proyectos y su grupo
  11. 11. son los encargados del comportamiento del diseño mecánico. La división de diseño se ocupa del diseño y especificaciones detallados para toda la planta. Por ello la división de procesos especifica los materiales básicos de construcción requeridos para los fluidos del proceso; la división de proyectos determina la necesidad y ubicación de las válvulas así como el tipo de válvula que se utilizará; la división de diseño prepara las especificaciones de las válvulas para satisfacer los requisitos de la división de proyectos. Estas especificaciones de válvulas, por lo general, se incluyen en las especificaciones del material para las tuberías, que se preparan de acuerdo al proceso y servicios que se manejan en una planta y se tienen en cuenta las presiones y temperaturas máximas de operación, los materiales de construcción, las tolerancias para corrosión y cualesquiera otros factores que influyan en la selección del material de construcción. 11
  12. 12. CONCLUSION Las válvulas en todas las industrias son de vital importancia puesto que nos controla y regula nuestros procesos con cualquier tipo de fluido y cabe anotar que para cada tipo de fluido hay un tipo de válvula por sus características técnicas y principios de funcionamiento. El ingeniero, después de establecer la función y de seleccionar el tipo de válvula, debe tener en cuenta los materiales de construcción adecuados para el servicio a que se destinará la válvula. Todas las partes de la misma que están en contacto con el fluido deben tener la resistencia necesaria a la corrosión. Para seleccionar materiales de construcción resistentes a la corrosión, el ingeniero debe utilizar como guía los materiales recomendados por los fabricantes para los diversos tipos de servicios así como los datos publicados sobre el tema por estos o por entidades adscritas al ramo. En general, salvo que se trate de un proceso totalmente nuevo, o una situación específica con un problema muy particular, no habrá dificultad para determinar los materiales de construcción con base en la información existente. 12
  13. 13. BIBLIOGRAFIA Funcionamiento de las válvulas de control. [Documento en Línea] Disponible en: http://www.quiminet.com/articulos/funcionamiento-de-las-valvulas-de-control- 58317.htm (Consultado el 24 de octubre del 2014). Válvulas de control. [Documento en Línea] Disponible en: http://www.herrera.unt.edu.ar/controldeprocesos/tema_3/tp3c.pdfcmt (Consultado el 24 de octubre del 2014). Válvulas industriales. [Documento en Línea] Disponible en: http://www.comeval.es/formacion_glosario_2007.htm (Consultado el 24 de octubre del 2014). 13

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