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Valvulas




Enviado por ecaroli84



    Valvulas: Instrumentación y Control

    1. Introducción
    2. Válvula de control.
    3. Categorías de válvulas.
    4. Mediciones
      de nivel
    5. Medidores
      de flujo
    6. Bibliografía

    INTRODUCCIÓN

    Una válvula
    se puede definir como 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.

    Las válvulas
    son unos de los instrumentos de control
    más esenciales en la industria.
    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. Sus tamaños van
    desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o
    más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que
    van desde el vació hasta mas de 20000 lb/in² (140
    Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500
    °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un
    sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen
    importancia.

    La palabra flujo
    expresa el movimiento de
    un fluido, pero también significa para nosotros la
    cantidad total de fluido que ha pasado por una sección de
    terminada 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.

    Válvula de control.

    La válvula
    automática de control generalmente constituye el
    último elemento en un lazo de control instalado en la
    línea de proceso y se
    comporta como un orificio cuya sección de paso varia
    continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una
    forma determinada.

    Partes de la
    válvula de control.

    Las
    válvulas de control constan básicamente de dos
    partes que son: la parte 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. Los actuadores
      neumáticos constan básicamente de un diafragma,
      un vástago y un resorte tal como se muestra en la
      figura (1-a.). Lo que se busca en un actuador de tipo
      neumático es que cada valor de la
      presión
      recibida por la válvula corresponda una posición
      determinada del vástago. Teniendo en cuenta que la gama
      usual de presión es de 3 a 15 lbs/pulg² en la
      mayoría de los actuadores se selecciona el área
      del diafragma y la constante del resorte de tal manera que un
      cambio de
      presión de 12 lbs/pulg², produzca un desplazamiento
      del vástago igual al 100% del total de la
      carrera.

    Figura
    1-a
    Actuador de una
    válvula de control.

    • Cuerpo de la
      válvula
      : este esta 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.

    Categorías de
    válvulas.

    Debido a las
    diferentes variables, no
    puede haber una válvula universal; por tanto, para
    satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han
    creado innumerables diseños y variantes con el paso de los
    años, conforme se han desarrollado nuevos materiales.
    Todos los tipos de válvulas recaen en nueve
    categorías: válvulas de compuerta, válvulas
    de globo, válvulas de bola, válvulas de mariposa,
    válvulas de apriete, válvulas de diafragma,
    válvulas de macho, válvulas de retención y
    válvulas de desahogo (alivio).

    Estas
    categorías básicas se describen a
    continuación. Seria imposible mencionar todas las
    características de cada tipo de válvula que se
    fabrica y no se ha intentado hacerlo. Más bien se presenta
    una descripción general de cada tipo en un
    formato general, se dan recomendaciones para servicio,
    aplicaciones, ventajas, desventajas y otra información útil para el
    lector.

    Válvulas de
    compuerta.

    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 (fig. 1-1).

    Figura
    1-1
    Válvula de
    compuerta.

    Recomendada
    para

    • Servicio con apertura total o
      cierre total, sin estrangulación.
    • 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.

    Variaciones

    • Cuña maciza, cuña
      flexible, cuña dividida, disco doble.
    • Materiales
    • Cuerpo: bronce, hierro
      fundido, hierro, acero
      forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, plástico
      de PVC.
    • Componentes
      diversos.

    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.

    Especificaciones para
    el pedido

    • Tipo de conexiones de
      extremo.
    • Tipo de
      cuña.
    • Tipo de asiento.
    • Tipo de
      vástago.
    • Tipo de bonete.
    • Tipo de empaquetadura del
      vástago.
    • Capacidad nominal de
      presión para operación y
      diseño.
    • Capacidad nominal de temperatura
      para operación y diseño.

    Válvulas de
    macho

    La válvula
    de macho es de ¼ de vuelta, que controla la
    circulación por medio de un macho cilíndrico o
    cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede
    mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro
    de 90° (fig. 1-2).

    Figura
    1-2
    Válvula de
    macho.

    Recomendada
    para

    • Servicio con apertura total o
      cierre total.
    • Para accionamiento
      frecuente.
    • Para baja caída de
      presión a través de la
      válvula.
    • Para resistencia mínima
      a la circulación.
    • Para cantidad mínima de
      fluido atrapado en la tubería.

    Aplicaciones

    • Servicio general, pastas
      semilíquidas, líquidos, vapores, gases,
      corrosivos.
    • Ventajas
    • Alta capacidad.
    • Bajo costo.
    • Cierre
      hermético.
    • Funcionamiento
      rápido.

    Desventajas

    • Requiere alta torsión
      (par) para accionarla.
    • Desgaste del
      asiento.
    • Cavitación con baja
      caída de presión.

    Variaciones

    • Lubricada, sin lubricar,
      orificios múltiples.
    • Materiales
    • Hierro, hierro dúctil,
      acero al carbono,
      acero inoxidable, aleación 20, Monel, níquel,
      Hastelloy, camisa de plástico.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    • Dejar espacio libre para mover
      la manija en las válvulas accionadas con una
      llave.
    • En las válvulas con
      macho lubricado, hacerlo antes de ponerlas en
      servicio.
    • En las válvulas con
      macho lubricado, lubricarlas a intervalos
      periódicos.

    Especificaciones para
    pedido

    • Material del
      cuerpo.
    • Material del macho.
    • Capacidad nominal de
      temperatura.
    • Disposición de los
      orificios, si es de orificios múltiples.
    • Lubricante, si es
      válvula lubricada.

    Válvulas de
    globo

    Una válvula
    de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se
    logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el
    paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la
    circulación en la tubería (fig. 1-3).

    Figura
    1-3
    Válvula de
    globo.

    Recomendada
    para

    • Estrangulación o
      regulación de circulación.
    • Para accionamiento
      frecuente.
    • Para corte positivo de gases o
      aire.
    • Cuando es aceptable cierta
      resistencia a la circulación.

    Aplicaciones

    Servicio general, líquidos,
    vapores, gases, corrosivos, pastas
    semilíquidas.

    Ventajas

    • Estrangulación eficiente
      con estiramiento o erosión mínimos del disco o
      asiento.
    • Carrera corta del disco y pocas
      vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste
      en el vástago y el bonete.
    • Control preciso de la
      circulación.
    • Disponible con orificios
      múltiples.

    Desventajas

    • Gran caída de
      presión.
    • Costo relativo
      elevado.

    Variaciones

    Normal (estándar), en "Y",
    en ángulo, de tres vías.

    Materiales

    Cuerpo: bronce, hierro, hierro
    fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, plásticos.

    Componentes: diversos.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    Instalar de modo que la
    presión este debajo del disco, excepto en servicio con
    vapor a alta temperatura.

    Registro en
    lubricación.

    Hay que abrir ligeramente la
    válvula para expulsar los cuerpos extraños del
    asiento.

    Apretar la tuerca de la
    empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por la
    empaquetadura.

    Especificaciones para
    el pedido

    • Tipo de conexiones de
      extremo.
    • Tipo de disco.
    • Tipo de asiento.
    • Tipo de
      vástago.
    • Tipo de empaquetadura o sello
      del vástago.
    • Tipo de bonete.
    • Capacidad nominal para
      presión.
    • Capacidad nominal para
      temperatura.

    Válvulas de
    bola

    Las
    válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales
    una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual
    permite la circulación directa en la posición
    abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra
    el conducto (fig. 1-4).

    Figura
    1-4
    Válvula de
    bola.

    Recomendada
    para

    • Para servicio de
      conducción y corte, sin
      estrangulación.
    • Cuando se requiere apertura
      rápida.
    • Para temperaturas
      moderadas.
    • Cuando se necesita resistencia
      mínima a la circulación.

    Aplicaciones

    Servicio general, altas
    temperaturas, pastas semilíquidas.

    Ventajas

    • Bajo costo.
    • Alta capacidad.
    • Corte
      bidireccional.
    • Circulación en
      línea recta.
    • Pocas fugas.
    • Se limpia por si
      sola.
    • Poco mantenimiento.
    • No requiere
      lubricación.
    • Tamaño
      compacto.
    • Cierre hermético con
      baja torsión (par).

    Desventajas

    • Características
      deficientes para estrangulación.
    • Alta torsión para
      accionarla.
    • Susceptible al desgaste de
      sellos o empaquetaduras.
    • Propensa a la
      cavitación.

    Variaciones

    Entrada por la parte superior,
    cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres
    vías, Venturi, orificio de tamaño total, orificio
    de tamaño reducido.

    Materiales

    Cuerpo: hierro fundido, hierro
    dúctil, bronce, latón, aluminio,
    aceros al carbono, aceros inoxidables, titanio, tántalo,
    zirconio; plásticos de polipropileno y PVC.

    Asiento: TFE, TFE con llenador,
    Nylon, Buna-N, neopreno.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    Dejar suficiente espacio para
    accionar una manija larga.

    Especificaciones para
    el pedido

    • Temperatura de
      operación.
    • Tipo de orificio en la
      bola.
    • Material para el
      asiento.
    • Material para el
      cuerpo.
    • Presión de
      funcionamiento.
    • Orificio completo o
      reducido.
    • Entrada superior o entrada
      lateral.

     

    Válvulas de
    mariposa

    La válvula
    de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la
    circulación por medio de un disco circular, con el eje de
    su orificio en ángulos rectos con el sentido de la
    circulación (fig. 1-5).

    Figura
    1-5
    Válvula de
    mariposa.

    Recomendada
    para

    • Servicio con apertura total o
      cierre total.
    • Servicio con
      estrangulación.
    • Para accionamiento
      frecuente.
    • Cuando se requiere corte
      positivo para gases o líquidos.
    • Cuando solo se permite un
      mínimo de fluido atrapado en la
      tubería.
    • Para baja ciada de
      presión a través de la
      válvula.

    Aplicaciones

    Servicio general, líquidos,
    gases, pastas semilíquidas, líquidos con
    sólidos en suspensión.

    Ventajas

    • Ligera de peso, compacta, bajo
      costo.
    • Requiere poco
      mantenimiento.
    • Numero mínimo de piezas
      móviles.
    • No tiene bolas o
      cavidades.
    • Alta capacidad.
    • Circulación en
      línea recta.
    • Se limpia por si
      sola.

    Desventajas

    • Alta torsión (par) para
      accionarla.
    • Capacidad limitada para
      caída de presión.
    • Propensa a la
      cavitación.

    Variaciones

    Disco plano, disco realzado, con
    brida, atornillado, con camisa completa, alto
    rendimiento.

    Materiales

    Cuerpo: hierro, hierro
    dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros
    inoxidables, aleación 20, bronce, Monel.

    Disco: todos los metales;
    revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar, Buna-N,
    neopreno, Hypalon.

    Asiento: Buna-N, viton, neopreno,
    caucho,
    butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    Se puede accionar con palanca,
    volante o rueda para cadena.

    Dejar suficiente espacio para el
    movimiento de la manija, si se acciona con palanca.

    Las válvulas deben estar en
    posición cerrada durante el manejo y la
    instalación.

    Especificaciones para
    el pedido

    • Tipo de cuerpo.
    • Tipo de asiento.
    • Material del
      cuerpo.
    • Material del disco.
    • Material del
      asiento.
    • Tipo de
      accionamiento.
    • Presión de
      funcionamiento.
    • Temperatura de
      funcionamiento.

    Válvulas de
    diafragma

    Las
    válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y
    efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible
    sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la
    válvula hace descender el compresor, el diafragma produce
    sellamiento y corta la circulación (fig. 1-6).

    Figura
    1-6
    Válvula de
    diafragma.

    Recomendada
    para

    • Servicio con apertura total o
      cierre total.
    • Para servicio de
      estrangulación.
    • Para servicio con bajas
      presiones de operación.

    Aplicaciones

    Fluidos corrosivos, materiales
    pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos,
    alimentos,
    productos
    farmacéuticos.

    Ventajas

    • Bajo costo.
    • No tienen
      empaquetaduras.
    • No hay posibilidad de fugas por
      el vástago.
    • Inmune a los problemas de
      obstrucción, corrosión o formación de gomas en
      los productos que circulan.

    Desventajas

    • Diafragma susceptible de
      desgaste.
    • Elevada torsión al
      cerrar con la tubería llena.

    Variaciones

    • Tipo con vertedero y tipo en
      línea recta.
    • Materiales
    • Metálicos,
      plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada
      uno.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    Lubricar a intervalos
    periódicos.

    No utilizar barras, llaves ni
    herramientas
    para cerrarla.

    Especificaciones para
    el pedido

    • Material del
      cuerpo.
    • Material del
      diafragma.
    • Conexiones de
      extremo.
    • Tipo del
      vástago.
    • Tipo del bonete.
    • Tipo de
      accionamiento.
    • Presión de
      funcionamiento.
    • Temperatura de
      funcionamiento.

     

    Válvulas de
    apriete

    La válvula
    de apriete es de vueltas múltiples y efectúa el
    cierre por medio de uno o mas elementos flexibles, como
    diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir
    entre si para cortar la circulación (fig. 1-7).

    Figura
    1-7
    Válvula de
    apriete.

    Recomendada
    para

    • Servicio de apertura y
      cierre.
    • Servicio de
      estrangulación.
    • Para temperaturas
      moderadas.
    • Cuando hay baja caída de
      presión a través de la
      válvula.
    • Para servicios
      que requieren poco mantenimiento.

    Aplicaciones

    Pastas semilíquidas, lodos
    y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de
    sólidos en suspensión, sistemas para
    conducción neumática de sólidos, servicio de
    alimentos.

    Ventajas

    • Bajo costo.
    • Poco mantenimiento.
    • No hay obstrucciones o bolsas
      internas que la obstruyan.
    • Diseño
      sencillo.
    • No corrosiva y resistente a la
      abrasión.

    Desventajas

    • Aplicación limitada para
      vació.
    • Difícil de determinar el
      tamaño.

    Variaciones

    Camisa o cuerpo descubierto;
    camisa o cuerpo metálicos alojados.

    Materiales

    Caucho, caucho blanco, Hypalon,
    poliuretano, neopreno, neopreno blanco, Buna-N, Buna-S, Viton A,
    butilo, caucho de siliconas, TFE.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    Los tamaños grandes pueden
    requerir soportes encima o debajo de la tubería, si los
    soportes para el tubo son inadecuados.

    Especificaciones para
    el pedido

    • Presión de
      funcionamiento.
    • Temperatura de
      funcionamiento.
    • Materiales de la
      camisa.
    • Camisa descubierta o
      alojada.

    Válvulas de
    retención (check) y de desahogo
    (alivio)

    Hay dos
    categorías de válvulas y son para uso
    específico, más bien que para servicio general:
    válvulas de retención (check) y válvulas de
    desahogo (alivio). Al contrario de los otros tipos descritos, son
    válvulas de accionamiento automático, funcionan sin
    controles externos y dependen para su funcionamiento de sentido
    de circulación o de las presiones en el sistema de
    tubería. Como ambos tipos se utilizan en
    combinación con válvulas de control de
    circulación, la selección
    de la válvula, con frecuencia, se hace sobre la base de
    las condiciones para seleccionar la válvula de control de
    circulación.

    Válvulas de
    retención (check).

    La válvula
    de retención (fig. 1-8) esta destinada a impedir una
    inversión de la circulación. La
    circulación del líquido en el sentido deseado abre
    la válvula; al invertirse la circulación, se
    cierra. Hay tres tipos básicos de válvulas de
    retención: 1) válvulas de retención de
    columpio, 2) de elevación y 3) de mariposa.

    Válvulas de
    retención del columpio.

    Esta
    válvula tiene un disco embisagrado o de charnela que se
    abre por completo con la presión en la tubería y se
    cierra cuando se interrumpe la presión y empieza la
    circulación inversa. Hay dos diseños: uno en "Y"
    que tiene una abertura de acceso en el cuerpo para el esmerilado
    fácil del disco sin desmontar la válvula de la
    tubería y un tipo de circulación en línea
    recta que tiene anillos de asiento reemplazables.

    Recomendada
    para

    • Cuando se necesita resistencia
      mínima a la circulación.
    • Cuando hay cambios poco
      frecuentes del sentido de circulación en la
      tubería.
    • Para servicio en
      tuberías que tienen válvulas de
      compuerta.
    • Para tuberías verticales
      que tienen circulación ascendente.

    Aplicaciones

    Para servicio con líquidos
    a baja velocidad.

    Ventajas

    • Puede estar por completo a la
      vista.
    • La turbulencia y las presiones
      dentro de la válvula son muy bajas.
    • El disco en "Y" se puede
      esmerilar sin desmontar la válvula de la
      tubería.

    Variaciones

    Válvulas de
    retención con disco inclinable.

    Materiales

    Cuerpo: bronce, hierro fundido,
    acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, acero al
    carbono.

    Componentes: diversos.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    • En las tuberías
      verticales, la presión siempre debe estar debajo del
      asiento.
    • Si una válvula no corta
      el paso, examinar la superficie del asiento.
    • Si el asiento esta
      dañada o escoriado, se debe esmerilar o
      reemplazar.
    • Antes de volver a armar,
      limpiar con cuidado todas las piezas internas.

    Válvulas de
    retención de elevación

    Una válvula
    de retención de elevación es similar a la
    válvula de globo, excepto que el disco se eleva con la
    presión normal e la tubería y se cierra por
    gravedad y la circulación inversa.

    Figura
    1-8
    Válvula de
    retensión (tipo de elevación).

    Recomendada
    para

    • Cuando hay cambios frecuentes
      de circulación en la tubería.
    • Para uso con válvulas de
      globo y angulares.
    • Para uso cuando la caída
      de presión a través de la válvula no es
      problema.

    Aplicaciones

    Tuberías para vapor de
    agua, aire,
    gas, agua y vapores con altas velocidades de
    circulación.

    Ventajas

    • Recorrido mínimo del
      disco a la posición de apertura total.
    • Acción
      rápida.

    Variaciones

    Tres tipos de cuerpos: horizontal,
    angular, vertical.

    Tipos con bola (esfera),
    pistón, bajo carga de resorte, retención para
    vapor.

    Materiales

    Cuerpo: bronce, hierro, hierro
    fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC, Penton,
    grafito impenetrable, camisa de TFE.

    Componentes: diversos.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    • La presión de la
      tubería debe estar debajo del asiento.
    • La válvula horizontal se
      instala en tuberías horizontales.
    • La válvula vertical se
      utiliza en tubos verticales con circulación ascendente,
      desde debajo del asiento.
    • Si hay fugas de la
      circulación inversa, examinar disco y
      asiento.

    Válvula de
    retención de mariposa

    Una válvula
    de retención de mariposa tiene un disco dividido
    embisagrado en un eje en el centro del disco, de modo que un
    sello flexible sujeto al disco este a 45° con el cuerpo de la
    válvula, cuando esta se encuentra cerrada. Luego, el disco
    solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo hacia el centro
    de la válvula para abrir por completo.

    Recomendada
    para

    • Cuando se necesita resistencia
      mínima a la circulación en la
      tubería.
    • Cuando hay cambios frecuentes
      en el sentido de la circulación.
    • Para uso con las
      válvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de
      apriete.

    Aplicaciones

    Servicio para líquidos o
    gases.

    Ventajas

    • El diseño del cuerpo se
      presta para la instalación de diversos tipos de camisas
      de asiento.
    • Menos costosa cuando se
      necesita resistencia a la corrosión.
    • Funcionamiento
      rápido.
    • La sencillez del diseño
      permite construirlas con diámetros grandes.
    • Se puede instalar virtualmente
      en cualquier posición.

    Variaciones

    Con camisa completa.

    Con asiento blando.

    Materiales

    Cuerpo: acero, acero inoxidable,
    titanio, aluminio, PVC, CPCB, polietileno, polipropileno, hierro
    fundido, Monel, bronce.

    Sello flexible: Buna-N, Viton,
    caucho de butilo, TFE, neopreno, Hypalon, uretano, Nordel, Tygon,
    caucho de siliconas.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    En las válvulas con camisa,
    esta se debe proteger contra daños durante el
    manejo.

    Comprobar que la válvula
    queda instalada de modo que la abra la circulación
    normal.

    Válvulas de
    desahogo (alivio)

    Una válvula
    de desahogo (fig. 1-9) es de acción
    automática para tener regulación automática
    de la presión. El uso principal de esta válvula es
    para servicio no comprimible y se abre con lentitud conforme
    aumenta la presión, para regularla.

    La válvula
    de seguridad es
    similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez con
    un "salto" para descargar la presión excesiva ocasionada
    por gases o líquidos comprimibles.

    El tamaño
    de las válvulas de desahogo es muy importante y se
    determina mediante formulas especificas.

    Figura
    1-9
    Válvula de
    desahogo (alivio).

    Recomendada
    para

    Sistemas en donde se necesita una
    gama predeterminada de presiones.

    Aplicaciones

    Agua caliente, vapor de agua,
    gases, vapores.

    Ventajas

    • Bajo costo.
    • No se requiere potencia
      auxiliar para la operación.

    Variaciones

    • Seguridad, desahogo de
      seguridad.
    • Construcción con
      diafragma para válvulas utilizadas en servicio
      corrosivo.

    Materiales

    Cuerpo: hierro fundido, acero al
    carbono, vidrio y TFE,
    bronce, latón, camisa de TFE, acero inoxidable, Hastelloy,
    Monel.

    Componentes: diversos.

    Instrucciones
    especiales para instalación y
    mantenimiento

    Se debe instalar de acuerdo con
    las disposiciones del Código
    ASME para recipientes de presión sin fuego.

    Se debe instalar en lugares de
    fácil acceso para inspección y
    mantenimiento.

    Mediciones de nivel

    Nivel.

    Es la distancia
    existente entre una línea de referencia y la superficie
    del fluido, generalmente dicha línea de referencia se toma
    como fondo del recipiente.

    Métodos de medición.

    Como se menciono
    anteriormente el nivel es la variable que puede ser medida mas
    fácilmente, pero existen otros factores, tales como
    viscosidad del
    fluido, tipo de medición deseada, presión, si el
    recipiente esta o no presurizado, que traen como consecuencias
    que existan varios métodos y
    tipos de instrumentos medidores del nivel. El medidor de nivel
    seleccionado dependerá de nuestras necesidades o
    condiciones de operación.

    Los métodos
    utilizados para la medición del nivel de líquidos,
    básicamente pueden ser clasificados en: Métodos de
    medición directa y método de
    medición indirecta.

    Métodos
    de medición indirecta:

    Método por medidores actuados por
    desplazadores.

    Estos tipos de
    instrumentos se utilizan generalmente para llevar la
    medición a sitios remotos o para el control de nivel,
    aunque también pueden utilizarse como un indicador
    directo. Están compuestos principalmente por un
    desplazador, una palanca y un tubo de torsión.

    La figura
    (a) muestra los componentes básicos de uno de estos
    medidores. Como podemos observar, el objetivo
    principal de estos componentes, es convertir el movimiento
    vertical del desplazador en un movimiento circular del tubo de
    torsión.

    Figura (a)

    El principio de
    funcionamiento se basa en el principio de Arquímedes y puede resumirse de la
    siguiente manera: el peso del desplazador ejerce una fuerza sobre
    el tubo de torsión, pero al subir el nivel, el desplazador
    desplaza más líquido y este ejercerá una
    fuerza o empuje sobre el desplazador, el cual se vuelve
    más liviano. Esto trae como consecuencia que el tubo de
    torsión gire debido a la disminución de la
    torsión, que el desplazador ejerce sobre el. Este giro es
    aprovechado acoplándose una aguja, la cual indicara el
    nivel directamente.

    Método de medidores actuados por
    presión
    hidrostática.

    Al estudiar el
    objetivo referente a presión, deducimos un formula por la
    cual se estableció que la presión en cualquier
    punto debajo de la superficie del liquido, depende solamente de
    la profundidad a la cual se encuentre el punto en cuestión
    y el peso especifico del liquido, es decir, que . Como se recordara, esta
    presión es conocida como presión
    hidrostática.

    Existen varios
    tipos de medidores de nivel que trabajan y operan bajo este
    principio, de los cuales los más comunes son:

    Sistema
    básico o Manómetro.

    Entre los
    medidores de nivel actuados por presión
    hidrostática, el sistema básico o manómetro
    es el más sencillo. Consta solamente de un
    manómetro y en el caso de que el líquido cuyo nivel
    se desea medir, sea corrosivo o viscoso, es necesario,
    además del manómetro, un equipo de sello con la
    finalidad de aislar el instrumento de dicho fluido.

    El
    manómetro puede ser uno convencional, con la diferencia de
    que la escala en lugar
    de ser graduada en unidades de presión, es graduada en
    unidades de nivel.

    Medidor de nivel
    mediante Presión Hidrostática

    Método de
    diafragma-caja

    La figura 2-1
    muestra una caja de diafragma Foxboro. Esta caja se sumerge en el
    líquido que se va a medir, y un capilar lleno de aire se
    extiende desde ella hasta el instrumento. La deflexión del
    diafragma, que se produce por la altura del líquido,
    provoca que el aire que contiene el capilar se comprima. El
    instrumento que recibe el aire del capilar responde indicando la
    altura del liquido que esta ejerciendo presión en el
    diafragma. La caja se construye en dos secciones, entre estas
    esta colocado el diafragma de caucho, o de una composición
    sintética resistente al aceite.

    Figura
    2-1
    Diafragma-caja medidor
    de nivel de líquidos

    (Cortesía de
    Foxboro Co.).

    Método de
    presión diferencial

    Para la
    medición de niveles en tanques al vació o bajo
    presión pueden utilizarse los instrumentos de
    medición del flujo por métodos de
    presión diferencial. La única diferencia es que el
    instrumento dará una lectura
    inversa; es decir, cuando señale caudal cero en medidas de
    flujo, se leerá nivel máximo en medidas de nivel.
    Deben tomarse precauciones para obtener la correspondiente
    respuesta del instrumento. Por ejemplo, es posible utilizar
    medidores de rango compuesto. Como estos instrumentos
    están diseñados para permitir el flujo en ambas
    direcciones, es posible utilizarlos para mediciones de nivel de
    líquido, teniendo la posición de cero en el
    interior de la grafica, moviéndose la pluma hacia su borde
    con el aumento de nivel.

    El principio de
    funcionamiento se basa en aplicarle al instrumento la
    presión existente en la superficie del liquido en ambas
    conexiones con la finalidad de anularla y que la presión
    detectada, sea la presión hidrostática, la cual
    como se ha visto, la podemos representar en unidades de
    nivel.

    Método de
    presión relativa
    .

    Las mediciones de
    nivel que se basan en la presión que ejerce un
    líquido por su altura, implican que la densidad sea
    constante. El instrumento se debe calibrar para una densidad
    específica y cualquier cambio en ella trae consigo errores
    de medición. El método más simple para
    medir el nivel de un líquido en un recipiente abierto, es
    conectar un medidor de presión por debajo del nivel mas
    bajo que se va a considerar. Este nivel es, entonces, el de
    referencia y la presión estática
    indicada por el medidor es una medida de la altura de la columna
    del líquido sobre el medidor, y por lo tanto del nivel del
    líquido. El medidor de presión, cuando se usa para
    mediciones de nivel de líquidos, se calibra en unidades de
    presión, en unidades de nivel de líquido
    correspondientes a la gravedad específica del
    líquido, o en unidades volumétricas calculadas
    según las dimensiones del recipiente. También se
    puede calibrar de 0 a 100, lo que permite lecturas en
    términos de tanto por ciento de nivel máximo. Para
    que el medidor lea cero cuando el liquido esta en su nivel
    mínimo, a través del elemento accionador debe haber
    una línea horizontal aproximadamente al mismo nivel que la
    línea de centros de la toma de la tubería de
    mínimo nivel. En el medidor se pueden usar tornillos de
    ajuste a cero para compensar pequeñas diferencias. Para
    controlar el límite, el medidor de presión puede
    ser un controlador, o puede estar ligado a un interruptor de
    presión. Cuando no se requiere una indicación de
    nivel, este último es suficiente.

    Método de
    trampa de aire

    Cuando no se puede
    usar un diafragma, se puede instalar una caja sin este. Esto
    requiere que el líquido se encuentre libre de
    sólidos, que pueden obstruir el capilar. El
    líquido, mientras sube en la caja comprime el aire del
    capilar y el instrumento da la respuesta
    correspondiente.

    Método de
    equilibrio de
    presión de aire

    Este método
    se prefiere, normalmente, al de caja de diafragma si se dispone
    de aire o liquido para purga, aunque se puede aceptar un bombeo
    manual. Se
    puede aplicar ya sea desde lo alto del depósito o de las
    paredes laterales.

    Método de
    duplicador de presión

    Un ejemplo del
    tipo de duplicador de presión es el transmisor de nivel de
    líquidos fabricado por la Taylor
    Instruments Company, y que se muestra en la figura 2-2. Este
    convierte la presión de la altura del líquido en
    una señal de aire que se transmite a un instrumento
    medidor de presión como receptor. La vista de la
    sección transversal, muestra al transmisor en la
    posición en la que se monta en le fondo del tanque, con la
    columna de agua cargando sobre el diafragma. Una tubería
    suministra aire al medidor de nivel a una presión de 3 a 5
    psi, mas elevada que la correspondiente a la columna de
    líquido para nivel máximo. Otra tubería
    transmite la presión señal de nivel salida del
    medidor, a un receptor a distancia.

    Figura
    2-2
    Transmisor de nivel de
    líquido

    (Cortesía de
    Taylor Instrument Co.).

    Métodos
    de medición directa:

    Método de medición de
    sonda.

    Consiste en una
    varilla o regla graduada, de la longitud conveniente para
    introducirla dentro del depósito. La determinación
    del nivel se efectúa por lectura directa de la longitud
    mojada por el líquido. En el momento de la lectura el
    tanque debe estar abierto a presión atmosférica. Se
    utiliza generalmente en tanques de fuel oil o
    gasolina.

    Medidor de
    sonda

     

    Método por
    aforación.

    Es el método de medir nivel
    por medio de cintas. El instrumento esta compuesto por tres
    partes principales que son: el carrete, la cinta graduada y un
    peso o plomada.

    La plomada sirve
    para que se mantenga la cinta tensa al penetrar en el
    líquido. Para medir el nivel se deja que la cinta baje
    lentamente hasta que la plomada toque el fondo del recipiente.
    Unas ves que la plomada toca el fondo se empieza a recoger la
    cinta con el carrete, hasta que aparezca la parte donde el
    líquido ha dejado la marca que indica
    su nivel.

    Método indicador de
    cristal.

    Otra forma simple
    y quizás la mas común de medir el nivel, es por
    medio del indicador de cristal. Estos tipos de indicadores
    sirven para varias aplicaciones y se pueden utilizar tanto para
    recipientes abiertos como para cerrados.

    El indicador
    consiste de un tubo de vidrio, en el caso del indicador de bajas
    presiones y de un vidrio plano en el caso del indicador para
    altas presiones, montadas entre dos válvulas, las cuales
    se utilizan para sacar de servicio el indicador sin necesidad de
    parar el proceso.

    Método de
    flotador-boya

    Los instrumentos
    que utilizan un flotador-boya no dependen de la presión
    estática para medir el nivel de líquidos. De todos
    modos la presión estática debe tomarse en cuenta al
    proyectar el flotador; ya que siendo este hueco, ha de
    construirse lo suficientemente robusto como para soportarla sin
    deformarse.

    El flotador se
    suspende de una cinta sometida a leve tensión. Conforme
    aquel se desplaza arriba o abajo, siguiendo el nivel del
    líquido, arrastra la cinta la cual hace girar una rueda
    catalina. La figura 2-3, muestra un transmisor de nivel de
    liquido Shand & Jurs que acoplado a un captador como el
    descrito convierte la posición de flotador en impulsos
    eléctricos. Los pulsos representan la información
    de nivel y se transmiten a estaciones de control remotas, para su
    lectura.

    Figura
    2-3
    Esquema de un
    transmisor de nivel de líquidos.

    (Cortesía de
    Shand & Jurs).

     

    Medidores de flujo

    Flujo.

    Es la cantidad de
    fluido que pasa a través de la sección por unidad
    de tiempo. Por ejemplo, en cierta tubería puede haber un
    régimen de flujo de 100 galones de agua por minuto. Esto
    quiere decir que durante cada minuto que transcurre pasan 100
    galones de agua. Si se considera el numero de galones que van a
    pasar a partir de cierto momento, después de dos minutos
    200 galones, etc. Si el régimen de flujo se mantiene con
    el mismo valor, después de cierto tiempo habrá
    pasado un numero total de galones igual al régimen de
    flujo multiplicado por el tiempo transcurrido; por ejemplo,
    después de 15 minutos habrán pasado 100 x 15 =
    1.500 galones.

    Al contrario
    dividiendo el número total de galones entre el tiempo, se
    obtiene el régimen de flujo. En el ejemplo anterior
    1.500/15 = 100 gal/min.

    Unidades para medir cantidad de
    fluido.

    La cantidad de
    cierto líquido, gas o vapor se puede medir en unidades de
    masa, y el régimen de flujo en unidades de masa por unidad
    de tiempo, por ejemplo, en libras por hora. De hecho, en la
    práctica se utilizan dichas unidades, especialmente cuando
    se trata de vapor de agua.

    Pero con mucha
    frecuencia se mide la cantidad de un fluido en unidades de
    volumen y el
    régimen de flujo en unidades de volumen por unidad de
    tiempo, por ejemplo, galones por minuto, barriles por día,
    pies cúbicos por hora. Generalmente la cantidad de agua se
    mide en galones a 60 °F, la de otros líquidos
    manejados en la industria del petróleo,
    en barriles a 60 °F; la cantidad de gas en pies
    cúbicos a 60 °F y 14.7 lb/plg.

    Medidores
    especiales
    .

    El medidor de flujo doble consta
    de dos manómetros que se montan en la parte posterior de
    un instrumento sencillo, siendo posible para ambos registrar
    sobre la misma grafica. Este montaje es a veces muy útil
    para mantener condiciones de equilibrio entre dos
    caudales.

    El medidor de
    flujo de doble rango. Consiste en un captador de caudal conectado
    a dos tubos de rango, como se muestra en la figura 3-1 que
    representa la versión de las Taylor Instruments Company.
    Su propósito es contrarrestar la poca sensibilidad que
    presenta un captador de presión diferencial, en la parte
    baja de la escala de caudal. Para ello se disponen sobre el mismo
    captador dos cámaras de rango o escala; la primera
    actúa entre 0 y el 25 % del caudal y la otra lo hace entre
    el 25 % y el 100 %.

    Figura
    3-1
    Vista posterior de un
    medidor de doble rango.

    (Cortesía de
    Taylor Instrument Co.).

    Medidores
    mecánicos

    Los captadores
    hasta ahora descritos transmiten el desplazamiento del flotador o
    la inclinación de la balanza tórica, por medio de
    juegos de
    palancas, levas, u otro dispositivo mecánico, a un eje que
    gira arrastrando la pluma del registrador. Este eje ha de salir
    al exterior atravesando la pared de la cámara del
    flotador, que esta bajo presión. Esto se consigue por
    medio de una chumacera o cojinete estanco que, para no falsear la
    medida ha de producir el mínimo rozamiento posible sobre
    el eje.

    Medidores
    eléctricos

    Se utilizan
    frecuentemente sistemas de medida de caudal con
    transmisión eléctrica, cuando el instrumento de
    medida o registro se
    localiza lejos del elemento primario. Para ello se dispone de
    varios métodos.

    El método
    de conductividad es utilizado por la Republic Flow Meters
    Company. Se utiliza la elevación del nivel del mercurio en
    la rama de baja presión de un tubo U para variar la
    resistencia de un circuito eléctrico (fig. 3-2). La
    corriente
    eléctrica que fluye por este circuito será, por
    tanto, función de
    la presión diferencial aplicada al cuerpo medidor y en
    consecuencia función de la velocidad del fluido que
    atraviesa el elemento primario.

    Figura
    3-2
    Esquema del
    método de conductividad.

    Medidores de flujo de
    tipo reten

    Los captadores de
    caudal de este tipo utilizan un reten en lugar de la placa con
    orificio u otra restitución del flujo. Miden la fuerza con
    que la corriente fluida choca contra una superficie interpuesta
    en su camino, como se muestra en la figura 3-3, para un captador
    fabricado por la Foxboro Company. El reten, de forma circular y
    bordes afilados, apropiado para el margen de caudal a medir, se
    fija al extremo bajo de la barra de fuerza y queda exactamente
    centrado con la tubería.

    El empuje que el
    fluido ejerce sobre el reten tiende por medio de la barra de
    fuerza, a variar la distancia entre la tapa o paleta y la tobera,
    lo que provoca la variación de la presión de aire
    en el relevador, en los fuelles de retroalimentación y en la salida de
    señal hacia el receptor.

    Figura
    3-3
    Medidor de reten
    (cortesía de Foxboro Co.).

    Medidores de caudal
    de vertedero

    Cuando el fluido
    se mueve en canales abiertos, se utilizan otros medios de
    medición. Generalmente se requiere algún tipo de
    vertedero o angostura, que proporcionan restricciones al paso del
    fluido. En la figura 3-4 se muestra un vertedero de compuerta
    cortada en V, que puede utilizarse hasta caudales de 6000 galones
    por minuto; la abertura rectangular de lazos se recomienda para
    caudales mayores. Cuando las pérdidas de altura deben ser
    mínimas o si el líquido medio contiene
    considerables cantidades de sólidos, sedimentos, etc., se
    prefiere una angostura. Una de las formas que más se
    utiliza es la angostura Parshall que se muestra en la figura
    3-5.

    Figura
    3-4
    Instalación de
    angostura Parshall. (Cortesía de Foxboro Co.)

    Figura
    3-5
    Vertedero cortado en
    V. El corte rectangular se muestra con líneas
    punteadas.

    (Cortesía de
    Foxboro Co.)

    Medidores de flujo de
    desplazamiento positivo

    Los medidores de
    desplazamiento positivo son esencialmente instrumentos de
    cantidad de flujo. Se utilizan frecuentemente para medida de
    líquidos en procesos
    discontinuos. Para procesos continuos se prefieren los
    instrumentos de caudal.

    El instrumento de
    desplazamiento positivo, toma una cantidad o porción
    definida del flujo, y la conduce a través de un medidor,
    luego produce con la siguiente torsión y así
    sucesivamente. Contando las porciones pasadas por el medidor se
    obtiene la cantidad total pasada por este. La exactitud de los
    medidores de desplazamiento positivo es alta, generalmente entre
    0,1 y 1 %.

    Medidores de corrientes de
    fluido

    Estos medidores
    tienen una hélice u otro elemento giratorio, que es
    accionado por la corriente de fluido y transmite su movimiento,
    por engranajes, al contador. Miden la velocidad del fluido y la
    corriente en medidas de flujo. La figura 3-6 muestra el medidor
    sparling accionado magnéticamente: fabricado por
    Hersey-Sparling Meter Co., y del que se dispone de modelos para
    medidas de flujo en tuberías desde 12,25 hasta 61 cm.
    También se dispone de otros tipos de medidores para
    tuberías hasta 183 cm. Una de las ventajas de estos
    aparatos es la pequeña caída de presión que
    provocan; por ejemplo, en líneas de tubería de 20,3
    cm o más, la perdida es generalmente menor que 7,6 cm de
    columna de agua, a velocidades normales. Generalmente el
    propulsor ocupa aproximadamente ocho décimas partes del
    diámetro de la tubería y se disponen de estas
    paletas rectas con el fin de reducir la tubería y asegurar
    un flujo suave a través del propulsor.

    Medidores de flujo
    ultrasónicos

    El medidor de
    flujo que fabrica la Gulton Industries, responde a la
    deflexión de las ondas
    ultrasónicas transmitidas a través de una corriente
    fluida. Un transmisor que genera sonido
    ultrasónico, se monta en el exterior de una tubería
    colocando a distancias determinadas, aguas arriba y abajo, sendos
    receptores de ultrasonidos opuestos al emisor. En condiciones de
    no-flujo, ambos receptores reciben igual cantidad de
    energía ultrasónica y generan tensiones iguales. En
    condiciones de flujo (en cualquier sentido) las ondas
    ultrasónicas se deflectan y como resultado los receptores
    generan voltajes distintos. Comparando ambos voltajes, se tiene
    indicación del sentido y la magnitud del flujo.

    Medidores de masa de
    flujo

    Los medidores de
    masa de flujo diferentes de los demás en que miden
    directamente el peso del flujo y no su volumen. El medidor de
    masa de flujo de la General Eléctrica mide flujos gaseosos
    o líquidos, por ejemplo, expresándolos directamente
    en libras y, por tanto no le afectan las variaciones de
    presión, temperatura ni densidad del fluido. La unidad
    completa incluye cuatro componentes básicos: el elemento
    sensible a la velocidad del flujo, el mecanismo del giroscopio
    integrador, el registrador ciclométrico y el accionador de
    contactos.

    Bibliografía

    Manual de mantenimiento
    industrial.

    Robert C. Rosaler.

    James O. Rice.

    Tomo III

    Editorial McGraw-Hill

    Instrumentación para
    medición y control.

    W. G. Holzbock.

    Publicaciones C.E.C.
    s.a

     

    Realizado por:

    Enrique Jose
    caroli

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