VALVULAS DE APERTURA RAPIDA

Universidad de Oriente Núcleo de Monagas Ingeniería de Sistemas Cursos Especiales de Grado  Automatización  Control de !rocesos Industriales Instrumentación  Control Industrial

VALVULAS DE APERTURA RAPIDA Unidad I"# Elementos $inales de Control

E%uipo SCM Carlos Augusto Natera A&reu C'I'# ()'*+,'+-. Manuel Andr/s Meneses Meneses C'I'# (0'0,0'*,( 1utor# Ing' Mois/s !/rez Maturín2 A&ril 3,(Índice

IN14O5UCCI6N'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''( MA4CO 1EO4ICO''''''''''''' 1EO4ICO'''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''3 '''''''''''''''''''''''''3 "7lvula signi8icado''''''''''''''''' signi8icado''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''3 '3 "7lvulas de control'''''''''''''''''' control'''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''3 '''''''''''''''''''''''''''''''''3 !artes interna de las v7lvulas'''''''''''''''''''' v7lvulas'''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''3 '''''''3 Clasi8icación de las v7lvulas''''''''''''''''''' v7lvulas'''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''. ''''''''''''''''''. "7lvula de apertura r7pida''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''. 1ipos de valvulas de d e apertura aper tura r7pida''''''''''''''''''' r7pida'''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' . "7lvula mac9o'''''''''''''''''' mac9o''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''. ''''''''''''. "7vlula mariposa'''''''''''''''''' mariposa''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''+ '''''''''''''''''''''''''''''+ "7lvula &ola'''''''''''''''''' &ola''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''"7lvula de retención'''''''''''''''''' retención''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''') '''''''''''''''''''''''') 5ISCUSI6N'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''0 CONC:USIONES''''''''''''''' CONC:USIONES''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''* ''''''''''''''''''''''''''* 4E$E4ENCIAS ;I;:IOG4<$ICAS''''''''''''''' ;I;:IOG4<$ICAS'''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''(, ''''''''''''''''''''''(,

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INTRODUCCIÓN

:os el :os elem emen ento toss 8i8ina nale less de co cont ntro roll so son n los di disp sposi osititivo voss en encar carga gado doss de tran tr ans8 s8or orma marr un una a se se=a =all de co cont ntro roll en un 8l8lu> u>o o de ma masa sa o en ener ergí gía a ?v ?var aria ia&l &le e manipulada@' Es esta varia&le manipulada la %ue incide en el proceso causando cam& ca m&io ioss de la va vari ria& a&le le co cont ntro rola lada da'' :o m7 m7ss co comú mún n en pr proc oces esos os es %u %ue e la manipulación sea un caudal' !ara a>ustar el 8lu>o de 8luidos en una línea eisten primariamente dos mecanismos2 modi8icar la energía entregada al 8luido ?&om&as  ventiladores de velocidad varia&le@  modi8icar la resistencia al paso del 8luido ?v7lvulas2 registros en ductos de gases@' Una v7lvula es un sistema de regulación o de control de 8luidos' Una v7lvula es tan comple>a %ue puede variar su uso desde una tu&ería de agua pota&le en un edi8icio 9asta una gran reguladora de presión en industrias' :as v7lvulas est7n pensadas para controlar el paso de un 8luido por una conducción' Una v7lvula no se entiende sin una misión concreta' Una v7lvula de retención tiene varias utilidades2 la m7s importante es proteger las &om&as de impulsión o aspiración de agua' :as v7lvulas de compuerta para regular una canalización de agua siempre %ue la tu&ería sea menor de 5N .,,' B no por ser la última la menos importante2 la v7lvula de mariposa2 es la estrella en los grandes di7metros de tu&ería2 adem7s se puede accionar de variadas 8ormas'  A continuación les presentaremos documentación acerca las v7lvulas de apertura r7pida'

MARCO TEORICO ¿Qué es una vávua! Son elementos %ue mandan o regulan la puesta en marc9a2 el paro  la dirección2 así como la presión o el caudal del 8luido enviado por una &om&a 9idr7ulica o almacenada en un depósito' :as v7lvulas pueden a&rir  cerrar2 conectar  desconectar2 regular2 modular o aislar una enorme serie de lí%uidos  gases2 desde los m7s simples 9asta los m7s corrosivos o tóicos' El caudal es el 8lu>o por unidad de tiempo es decir2 la cantidad de 8luido %ue circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo' Vávuas de c"n#$" :a v7lvula autom7tica de control generalmente constitue el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso  se comporta como un ori8icio cua sección de paso varia continuament continuamente e con la 8inalidad 8inalidad de controlar controlar un caudal en una 8orma determinada' :as v7lvulas de control constan &7sicamente de dos partes %ue son# la parte motriz o actuador  el cuerpo#  Actuador# el actuador tam&i/n llamado accionador o motor2 puede ser  neum7tico2 el/ctrico o 9idr7ulico2 pero los m7s utilizados son los dos primeros2 por  ser las m7s sencillas  de r7pida actuaciones' :os actuadores neum7ticos constan &7sicamente de un dia8ragma2 un v7stago  un resorte' :o %ue se &usca en un actuador de tipo neum7tico es %ue cada valor de la presión reci&ida por la v7lvula corresponda una posición determinada del v7stago' 1eniendo en cuenta %ue la gama usual de presión es de . a (- l&sDpulg en la maoría de los actuadores se selecciona el 7rea del dia8ragma  la constante del resorte de tal manera %ue un cam&io de presión de (3 l&sDpulg2 produzca un desplazamiento del v7stago igual al (,,F del total de la carrera' Cuerpo de la v7lvula# este est7 provisto de un o&turador o tapón2 los asientos del mismo  una serie de accesorios' :a unión entre la v7lvula  la tu&ería puede 9acerse por medio de &ridas soldadas o roscadas directamente a la misma' El tapón es el encargado de controlar la cantidad de 8luido %ue pasa a trav/s de la v7lvula  puede accionar en la dirección de su propio e>e mediante un movimiento angular' Esta unido por medio de un v7stago al actuador' Pa$#es in#e$nas de a vávua Como partes internas de una v7lvula se consideran generalmente las piezas met7licas internas desmonta&les %ue est7n en contacto directo con el 8luido' Estas piez piezas as son son el v7st v7stag ago2 o2 la empa empa%u %uet etad ador ora2 a2 el coll collar arín ín de lu&r lu&ric icac ació ión n en la empa%uetadora2 los anillos de guía del v7stago2 el o&turador  el asiento o los asientos' a %ue se=alar %ue el o&turador  el asiento constituen el corazón de

la v7lvula al controlar el caudal gracias al ori8icio de paso varia&le %ue 8orman al variar su posición relativa2  %ue adem7s tienen la misión de cerrar el paso del 8luido' Casi%icaci&n de as vávuas Eisten muc9as maneras de clasi8icar las v7lvulas2 en este caso las dividiremos en# Vávuas de a'e$#u$a en#a(  compuestas en general por un v7stago de tornillo2 el cual de&e ser girado varias veces para a&rir totalmente totalmente la compuerta' !ermiten !ermiten un tiempo de llenado de la ca=ería' :as v7lvulas de apertura lenta m7s usadas son esclusa2 glo&o2 Saunders2 de agu>a  de dia8ragma' Vávuas de a'e$#u$a $á'ida( son a%uellas en las %ue un solo golpe produce el cam&io total de su sentido' Generalmente casi todas estas v7lvulas pasan de totalmente cerradas a totalmente a&iertas en H de vuelta ?*,@' :as v7lvulas de apertura r7pida m7s conocidas son mac9o tapón lu&ricado2 de mariposa2 de &ola  de retención' Carac aracte terí ríst stic ica a de $lu> $lu>o o de Apert pertur ura a 47pid 7pida# a# ?Jui ?JuicK cK Open Openin ing g $loL loL C9aracteristic@' Es la característica in9erente en la %ue se o&tiene m7imo 8lu>o con recorrido mínimo'

Ven#a)as Ven#a)as de as vávuas de a'e$#u$a $á'ida • • • • •

 Alta capacidad' Cierre 9erm/tico' ;a>o costo' 5ise=o  8uncionamiento sencillos' !oca resistencia a la circulación'

Desven#a)as • • • • •

Control de8iciente de la circulación' Se re%uiere muc9a 8uerza para accionarla' !roduce cavitación con &a>a caída de presión' 5e&e estar a&ierta o cerrada por completo' :a posición para estrangulación producir7 erosión del asiento  del disco'

Ti'"s de vávuas de a'e$#u$a $á'ida( Vávua *ac+" #a'"n u,$icad" -MTL. Es una v7lvula %ue consiste en un mac9o de 8orma cilíndrica o troncocónica con un ori8icio ori8icio transversal igual al di7metro interior de la tu&ería' tu&ería' El mac9o a>usta

el cuerpo de la v7lvula  tiene un movimiento de giro de *,' Como lu&ricante para evitar la 8uga de 8luidos como gas se utiliza gra8ito' Cuando la presión es mu grande el lu&ricante es grasa gra8itada2 la cual 8lue por pe%ue=os conductos del cono 9acia la super8icie' A esta v7lvula es necesario %ue despu/s de un tiempo se desarme2 lave2 lu&ri%ue2 arme  ponga nuevamente en servicio de&ido a %ue la grasa tiene deterioro con el tiempo' Se utiliza generalmente en el control manual todonada de lí%uidos o gases  en regulación de caudal' 4ecomendada para servicio con apertura total o cierre total2 accionamiento 8recuente2 &a>a caída de presión a trav/s de la v7lvula2 para resistencia mínima a la circulación  para cantidad mínima de 8luido atrapado en la tu&ería'  Aplicaciones# servicio general2 pastas semilí%uidas2 lí%uidos2 vapores2 gases2 corrosivos'  "enta>as  Alta capacidad'  ;a>o costo'  Cierre 9erm/tico'  $uncionamiento r7pido' 5esventa>as  4e%uiere alta torsión ?par@ para accionarla'  5esgaste del asiento'  Cavitación con &a>a caída de presión'

Vávua de *a$i'"sa Se trata de una v7lvula para colocar entre &ridas %ue a>ustan entre sí' El cuerpo esta 8ormado por un anillo cilíndrico dentro del cual gira transversalmente un disco circula' :a v7lvula puede cerrar 9erm/ticamente mediante un anillo de goma encastrado en el cuerpo' Un actuador eterior acciona el e>e de giro del disco  e>erce su par m7imo cuando la v7lvula esta totalmente a&ierta ?en control todonada se consideran *,  en control continuo ),2 a partir de la posición de sierre a %ue la ultima parte del giro es &astante inesta&le@2 siempre %ue la presión di8erencial permanezca constante' En la selección de la v7lvula es importante consid considerar erar las presione presioness di8ere di8erenci nciales ales corresp correspond ondient ientes es a las posici posicione oness de completa apertura  de sierre se necesita una 8uerza grande del actuador para accionar la v7lvula en caso de una caída de presión elevada' No se trata de un sistema lineal por%ue las secciones son di8erentes  por lo tanto varia&le el caudal' :as v7lvulas de mariposa se emplean para el control de grandes caudales de 8luidos a &a>a presión' Es mu utilizada para sistemas de contra incendio2 a %ue permanece a&ierta de este modo de>a pasar el agua2 al ser un sistema %ue no est7 en movimiento nunca'

4ecomendada 4ecomendada para cuando se necesita resistencia resistencia mínima a la circulación circulación en la tu&ería2 cuando 9a cam&ios 8recuentes en el sentido de la circulación  para uso con las v7lvulas de mariposa2 mac9o2 &ola2 dia8ragma o de apriete'  Aplicaciones# Servicio para lí%uidos o gases' "enta>as  El dise=o del cuerpo se presta para la instalación de diversos tipos de camisas de asiento'  Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosión'  $uncionamiento r7pido'  :a sencillez del dise=o permite construirlas con di7metros grandes'  Se puede instalar virtualmente en cual%uier posición' 5esventa>as  Alta Alta tors torsió ión n par para a acc accio iona narl rla a  Capa Capaci cida dad d limi limita tada da para para caíd caída a de presi presión ón  !ro !ropens pensa a a la cavit avitac ació ión n

Vávua de ,"a Esta v7lvula es pe%ue=a  tiene &a>o coste2 por lo cual es mu utilizada en la industria' El cuerpo de la v7lvula tiene una cavidad interna es8/rica %ue al&erga un o&turador en 8orma de es8era o de &ola ?de a9í su nom&re@' :a &ola tiene un corte adecuado ?usualmente en "@ %ue gira transversalmente accionada por un actuador  eterior' El cierre estanco  la desliza&ilidad se logran con un aro de te8lón incorporado al cuerpo contra el cual asienta la &ola cuando la v7lvula esta cerrada' En posición de apertura total2 la v7lvula e%uivale aproimadamente en tama=o a 0-F del tama=o de la tu&ería' :a v7lvula de &ola se emplea principalmente en el control de caudal de 8luidos negros2 o &ien en 8luidos con gran porcenta>e de sólidos en suspensión' !uede ser de muc9os materiales2 generalmente de &ronce cromado  en menor caso de acero inoida&le' 4ecomendada para servicio de conducción  corte2 sin estrangulación2 cuando se re%uiere apertura r7pida2 para temperaturas moderadas  cuando se necesita resistencia mínima a la circulación'  Aplicaciones# Servicio general2 altas temperaturas2 pastas semilí%uidas' semilí%uidas' "enta>as  ;a>o costo'  Alta capacidad'  Corte &idireccional'  Circulación en línea recta'

 !ocas 8ugas'  Se limpia por si sola'  !oco mantenimiento'  No re%uiere lu&ricación'  1ama=o compacto'  Cierre 9erm/tico con &a>a torsión ?par@' 5esventa>as  Características de8icientes para estrangulación'  Alta Alta torsión para accionarla'  Suscepti&le al desgaste de sellos o empa%uetaduras'  !ropensa a la cavitación'

Vávua de $e#enci&n 1am&i/n conocidas como antirretorno2 de re8lu>o2 de c9arnela2 de aleta2 o de pie2 sirven impedir el 8lu>o inverso en la línea una vez %ue a parado la &om&a o2 posi&lemente2 en el caso de %ue se produzcan 8ugas' :as :as v7lv v7lvul ulas as de reten retenci ción ón en la líne línea a de salid salida a desem desempe pe=an =an un vali valioso oso cometido al prevenir las contrapresiones sú&itas  el consiguiente riesgo de golpe de ariete  la 8ractura de tu&os' :as variantes de las v7lvulas de retención2 de uso general2 incluen un v7stago roscado %ue mantiene cerrada la v7lvula  un nivel eterior %ue indica si esta cerrada o a&ierta' 4eco 4ecomen mendad dada a para para cuan cuando do 9a cam&i cam&ios os 8recu 8recuent entes es de circu circula laci ción ón en la tu&ería2 para uso con v7lvulas de glo&o  angulares' !ara uso cuando la caída de presión a trav/s de la v7lvula no es pro&lema'  Aplicaciones# tu&erías para vapor de agua2 aire2 gas2 agua  vapores con altas velocidades de circulación' "enta>as  4ecorrido mínimo del disco a la posición de apertura total'  Acción r7pida'

DISCUSIÓN

En la regulación de los distintos procesos de una planta industrial tienen un papel 8undamental las v7lvulas' Con ellas podemos controlar los caudales de las distintas corrientes implicadas en el proceso2 adem7s de las condiciones internas de presión de depósitos  recipientes'  Una v7lvula consistir7 &7sicamente en un cuerpo principal dentro del cual van alo>ados el o&turador  los asientos2 elementos %ue me de8inir7n el paso de 8luido permitido en cada momento' El o&turador consiste consiste en un mecanismo móvil %ue varía su posició posición n con respecto al asiento2 siendo el caudal de paso directamente proporcional a la super8icie li&re eistente entre el em&olo  el asiento'   !or su dise=o de&er7 acoplar per8ectamente so&re el asiento para proporcionar un cierre 9erm/tico cuando la v7lvula est/ cerrada' El movimiento del o&turador estar7 comandado por un v7stago al %ue es solidario2 siendo este el elemento donde 8ísicamente se actúa para controlar la posición del o&turador' Su movimiento podr7 ser lineal o rotativo dependiendo del dise=o de la v7lvula' Ca&e decir %ue el cuerpo de la v7lvula de&e estar realizado en un material mater ial resistente2 resistente2 capaz de resis resistir tir la presió presión n m7ima posi&le en la línea a la vez %ue garantiza la 9ermeticidad del dispositivo' El cuerpo de la v7lvula de&er7 estar dotado de algún elemento2 tal como &ridas o rosca2 para su coneión a la línea' :a coneión de la v7lvula a la línea depender7 de las características de estas últimas' 5e&ido a las di8erentes varia&les anteriormente mencionadas2 no puede 9a&er una v7lvula universal por tanto2 para satis8acer los cam&iantes re%uisitos de la industria se 9an creado innumera&les dise=os  variantes con el paso de los a=os2 con8orme se 9an desarrollado nuevos materiales' 1odos 1odos los tipos de v7lvulas

recaen en nueve categorías# v7lvulas de compuerta2 v7lvulas de glo&o2 v7lvulas de &ola2 v7lvulas de mariposa2 v7lvulas de apriete2 v7lvulas de dia8ragma2 v7lvulas de mac9o2 v7lvulas de retención  v7lvulas de desa9ogo ?alivio@' :as v7lvulas de apertura r7pido son ampliamente usadas en la industria gracias a las grandes venta>as %ue estas o8recen a la 9ora del control2 tam&i/n por  sus costos poco elevado respecto a otros elementos de control' !odemos decir %ue %uiz7s la maor de sus venta>as son su 87cil instalación  mantenimiento  87cil ad%uisición en el mercado2 este tipo de v7lvulas son mu común  eisten una gran variedad en el mercado tanto pú&lico como el industrial'

CONCLUSIÓN :a v7lvula de control generalmente constitue el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso  se comporta como un ori8icio cua sección de paso varia continuamente con la 8inalidad de controlar un caudal en una 8orma determinada' Su movimiento movimiento podr7 ser lineal lineal o rotativo rotativo dependiendo dependiendo del dise=o de la v7lvula' Ca&e decir %ue el cuerpo de la v7lvula de&e estar realizado en un material resistente2 capaz de resistir la presión m7ima posi&le en la línea a la vez %ue garantiza la 9ermeticidad del dispositivo' Son indispensa&les en la industria de control'

RE/ERENCIAS 0I0LIO1R2/ICAS 9ttp#DDLLL'monogra8ias'comDtra&a>os(( 9ttp#DDLLL'monogra8ias'comDtra&a>os((DvalvusDvalvus's9tml DvalvusDvalvus's9tml ern7ndez carlen2 ?Marzo2 3,,P@' Instrumentación industrial' QArticulo digitalR' 5isponi&le en # 9ttp#DDinstrumentandriccarlen'&logspot'comD3,,PD,.Do&turadorde valvulasdeapertura'9tml "7lvulas 5isponi&le en# 9ttp#DD9tml'rincondelvago'comDvalvulas('9tml 9ttp#DDLLL'9errera'unt'edu'arDcontroldeprocesosD1e 9ttp#DDLLL'9errera'unt'edu'arDcontroldeprocesosD1ema.Dtp.c'pd8  ma.Dtp.c'pd8