PROCESO DE ESTRANGULAMIENTO Y VALVULAS DE
ESTRANGULAMIENTO
PROCESO DE
ESTRANGULACION.
Cuando un fluido se expande desde una región de
alta presión hasta otra de baja presión
generalmente se hace trabajo, o se producen cambios en la
energía potencial y cinética. Cuando no ocurren
tales efectos se dice entonces que el proceso es de
estrangulamiento. Por lo general se realiza mediante
válvulas que estrangulan el fluido, pues este al adquirir
una velocidad alta
se disipa en turbulencia, o pueden reducirse a cero mediante la
correcta selección del tubo.
El proceso de
estrangulamiento obedece a la ecuación denominada
expansión de Joule – Thomson ( h1 = h2 ).
EFECTO DE JOULE THOMSON.
Las investigaciones
realizadas por Joule y Kelvin demostraron que la temperatura de
un gas se reduce
cuando se somete a una estrangulación
esto no es universalmente valido para todos los gases.
Para cada gas, hay valores
diferentes de presión y temperatura en
los que no se produce cambio de
temperatura
durante una expansión de Joule – Thomson. Esta temperatura
recibe el nombre de temperatura de
inversión. Por debajo de esta el gas se
enfría durante la estrangulación, mientras que por
arriba de esta el gas sufre un
aumento en su temperatura.
En si el efecto principal del proceso de
estrangulamiento es el de lograr una caída significativa
de la presión sin que halla ninguna interacción del
trabajo ni tampoco que halla cambios en la energía
cinética y potencial.
VALVULAS DE ESTRANGULAMIENTO
Una válvula de estrangulamiento es simplemente
una restricción al flujo, si bien se reduce la
presión, no realiza trabajo y por lo general la
transferencia de calor es
pequeña. Si se elige el volumen de
control lo
suficientemente alejado de dicha restricción, el cambio de
energía cinética resulta pequeño.
La selección de la válvula adecuada para
una aplicación se facilita si primero se estudian los
cuatro tipos básicos de válvulas de control de
estrangulación: válvulas de globo con jaula,
válvulas de bola, de disco excéntrico y de
mariposa.
Las válvulas de bola han sido casi de uso
universal, pero la válvula moderna con jaula ha desplazado
casi por completo a la de globo con guías superior e
inferior y con orificio sencillo o doble, se destacan por su
facilidad de cambiar de guarnición, que son el macho,
jaula y anillo de asiento separado.
La válvula de globo, disponible en tamaños
de hasta l6 plg. se fabrica con la mayor parte de aleaciones que
se puedan vaciar.
Tiene ciertas limitaciones: 1) en su tamaño
general a l6 plg.
2) menor capacidad comparada con una válvula de
vástago visible de igual tamaño. 3) mayor costo en especial
la de tamaños grandes.
Hay diversos tipos de válvulas de bola para
estrangulación. Además de la bola estándar
las hay unas que emplean bola parcial. En otro diseco que es una
combinación de válvula de bola con una de mariposa
de alto rendimiento, un disco gira desde la posición
cerrada hasta una en la que se descubre el conducto para el
flujo.
Las válvulas de bola se denominan de alta
recuperación lo cual significa que la presión en la
salida se recupera hasta un valor cercano
del de entrada, requieren menor caída de presión
para permitir un mayor volumen de
flujo.
Otro tipo de válvula es el de mariposa de alto
rendimiento que tiene un disco con su eje descentrado desde la
línea de centros de la válvula; con ello se tiene
movimiento
excéntrico del disco cuando abre o cierra la
válvula. Una característica importante es que el disco
solo hace contacto con el asiento en unos cuantos grados de
rotación durante el cierre, esto reduce el gasto del sello
y evita su deformación permanente, además como el
sello no tiene rozamiento durante la estrangulación hay
baja fricción y requiere menor torsión para su
accionamiento. La válvula de mariposa de disco
excéntrico igual que la de bola, tiene asientos de
elastomero o de metal.
Autor:
Lavín Maldonado Alberto.
INSTITUTO TECNOLOGICO DE CELAYA
Ingeniería mecánica