Curso Válvulas de Control AADECA 2005 Ing. Eduardo Néstor Álvarez Válvulas Rotativas yvs

Transcripción

1 Curso Válvulas de Control AADECA 2005 Ing. Eduardo Néstor Álvarez Válvulas Rotativas yvs

2 Válvulas Rotativas

3 Tendencia de uso Mariposa Mayor Valvulas de eje Rotatorio Mariposa de Alto Rendimiento Válvula de Bola Configurada Mayor Mayor Paso Total, o Flotante Mayor

4 Valvulas Mariposa Revestidas Las Valvulas Mariposa Revestidas tienden a ser más utilizadas. Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 125 a 300. Gama de tamaños entre 2 y 24, pero se las encuentra hasta 72 Se las puede usar entre 20 F hasta 300 Caidas de presión de 200 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3, podemos decir que estamos en dos veces y media de las mismas. Su costo de mantenimiento es de los mayores. La rangeabilidad está en 100:1. En general en característica inherente porcentaje igual. Aplicaciones control de caudal servicio general. Su precio esta en 0,50 respecto de la de referencia.

5 Valvulas Mariposa Las Valvulas Mariposa tienen una gran capacidad con baja caída de presión. Son económicas, por lo que se las prefiere para los tamaños grandes. Los discos convencionales controlan hasta 60 grados en rotación. Ciertos diseños patentados llegan a mantener control hasta 90 grados de rotación. Requieren actuadores grandes por los torques necesarios para su funcionamiento. Pueden alcazar importantes niveles de sellado, las hay para plantas nucleares por llenar esas especificaciones, para estos niveles de sellado se usa en general un recubrimiento de PTFE caucho sintético nitrilo.

6 Mariposa Requieren muy poco lugar de cañería para instalarse. Entregan elevados caudales con poca perdida de presión. Son baratas y por eso se convierten en la opción en grandes caudales. Control en casos standard hasta 60grados, y 90 para

7 Mariposa

8 Posición de los discos

9 Valvulas Mariposa de Alto Rendimiento Las Valvulas Mariposa Revestidas tienden a ser más utilizadas. Presiones en la norma ANSI clases de 150 a 600. Gama usual de tamaños entre 2 y 42. Mas grandes esp. Se las puede usar como criogénica Caídas de presión de 1440 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3, podemos decir que estamos en el doble de las mismas. Su costo de mantenimiento es alto. La rangeabilidad está en 75:1. En general en característica inherente lineal. Aplicaciones control de caudal servicio general. Su precio está en un 0,65 de la de referencia.

10 Valvulas Bola Configurada Las Valvulas Bola Configurada tienden a ser más utilizadas. Presiones en la norma ANSI clases de 125 a 800. Gama usual de tamaños entre 2 y 24. Se las puede usar como criogénica Caídas de presión de 1440 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3, podemos decir que estamos en dos veces y media de las mismas. Su costo de mantenimiento es alto. La rangeabilidad está en hasta 300:1. En general en característica inherente porcentaje igual modificado. Aplicaciones control de caudal fluídos sucios y pulpas. Su precio está en un 0,80 de la de referencia.

11 Valvulas Bola Configurada Las Valvulas Bola Configurada produce una característica porcentaje igual y consiguen muy buena Rangeabilidad, control y cierre. Aplicaciones en la industria del Papel, Química, refinerías. Aplicables a barros, fluidos viscosos, corrosivos, erosivos, etc.

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13 CUERPO E INTERNOS TIPO V-BALL

14 Valvulas Bola Flotante Las Valvulas Bola Flotante tienden a ser más utilizadas. Presiones en la norma ANSI clases de 125 a 300. Gama usual de tamaños entre ½ y 12. Se las puede usar entre 50 F y 400 F Caídas de presión de 720 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3, podemos decir que estamos en tres veces y media de las mismas. Su costo de mantenimiento es alto. La rangeabilidad está en hasta 100:1. En general en característica inherente porcentaje igual modificado. Aplicaciones control de caudal fluidos general, hidrocarburos, agua, vapor saturado. Su precio está en un 0,80 de la de referencia.

15 Valvula de Bola Completa

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17 Valvulas de Macho casco Semiesférico Rotativo Las Valvulas de Macho casco Semiesférico Rotativo x. Se adaptan al flujo inverso, su capacidad es menor en ese sentido. Aplicaciones manejan altas temperaturas, hasta 427Cº y presiones al cierre de 103 bar en ambos sentidos. Se consiguen internos resistentes a la erosion desgaste y corrosión.

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20 Valvulas de Disco Excéntrico Las Valvulas Disco Excéntrico producen una característica lineal y consiguen muy buena Rangeabilidad, control hasta 90 grados de giro sin especial grado de precisión. No se adaptan bien al flujo inverso, su capacidad es menor en ese sentido. Aplicaciones Generales. Preferentemente para procesos sin exageradas variaciones respecto de las de diseño, su capacidad debe ser calculada con especial cuidado.

21 CUERPO E INTERNOS TIPO DISCO EXCENTRICO

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23 ACTUADORES ROTATIVOS DIAFRAGMA & RESORTE

24 ACTUADORES ROTATIVOS PIST O N roza m iento

25 Válvulas usuales para aplicaciones especiales Válvula compuerta en forma de V Válvula Saunders a Diafragma, muy buena aislación a las pérdidas externas, buen cierre final. Válvula a tubo de elastómero sintético colapsable.

26 Valvula Compuerta env

27 Diafragma y especiales

28 Válvula Saunders a Diafragma Campo de aplicación

29 Válvula a tubo de elastómero (Clamp)

30 Clamp Valve

31 Curso Válvulas de Control AADECA 2005 Ing. Eduardo Néstor Álvarez Actuadores

32 INTRODUCCION VISIÓN GENERAL

33 Actuadores de las Válvulas

34 Introducción de Actuadores Actuadores Neumáticos Simple Efecto (Retorno a Resorte) Doble Efecto Neumático Rotativo Actuadores Manuales Actuadores a Servo Motor Actuadores Hidráulicos

35 Actuador Diafragma-Resorte accion reversa (aire hacia arriba) Empuje neto fuerza neumática menos fuerza del resorte

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37 Actuador a diafragma accion directa

38 Actuadores a Diafragma

39 El dimensionamiento depende de la fuerza neta necesaria para el movimiento y cierre y de la presión disponible Actuador a diafragma económico, simple Los diafragmas son de elastómero sintético reforzado con tela de nylon y eventualmente malla de acero. Pueden ser recortados de plancha o bien moldeados especialmente, estos últimos tienen una respuesta lineal, mayores recorridos y duración

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41 Característica Lineal del Actuador (Descargado, Ideal)

42 Fuerza del Actuador 1

43 Consideraciones sobre el dimensionamiento del Actuador Fuerza = Superficie desbal. P desbal. Se deben tener en cuenta los módulos y las direcciones de las fuerzas actuantes Diag. Cuerpo libre Accion Inversa Resorte Oposición Flujo a apertura

44 Dimensionamiento de Actuadores Fuerzas Estáticas Se las llama a las que derivan de las presiones en la válvula y no las debidas al movimiento del fluído. Típica es el desbalance estático, depende de las areas del asiento, de la caída de presión en la válvula,(y del área del pistón en las de jaula balanceadas) Un actuador debe poder mover la válvula a la posición deseada bajo todas las cargas (estáticas y dinámicas) de la misma en funcionamiento y posicionarla según lo requerido dentro de la lapso y tolerancia solicitadas y mantener la posición si la consigna no variase. Es decir tendrá que tener la POTENCIA, RIGIDEZ, Y VELOCIDAD DE RESPUESTA adecuadas.

45 Dimensionamiento de Actuadores La Tolerancia en las pérdidas de la válvula exige una fuerza en el asiento que va desde aprox 4N por cada mm lineal del asiento en la Clase II a 16N por mm en las válvulas grandes de Clase IV. En las Válvulas Clase V la fuerza de cierre está especificada en función de la presión diferencial que existirá a través del asiento. 0.14Dp+50lbs (Aprox) (Dp en PSI) (Ansi B ) De las válvulas con elastómeros y TFE se espera un cierre muy hermético,exigen mayores fuerzas de cierre y están limitadas a Dp no mayores de 28 bar.

46 Dimensionamiento de Actuadores La fricción también debe ser vencida. Empaquetaduras del cuello Arosello del pistón en las válvulas balanceadas de jaula. Para TFE V ring la fuerza de rozamiento estimada en N es aproximadamente estimada como el diametro del vástago en mm multiplicada por Ej.Vastago de 25,4 mm rozamiento de 444N Aumenta para empaquetaduras profundas. Ver Actuator Sizing referencia bibliografica 5

47 Dimensionamiento de Actuadores La fricción en Arosello del pistón en las válvulas balanceadas de jaula. Se estima como *Dp *Diametro del Asiento con Dp en Kgr/cm2, el diametro en mm y el resultado en Kgr.

48 La fuerza del fluido cuando la dirección del fluído coincide al abrir en una valvula de apertura rápida de simple asiento no balanceada.

49 La fuerza del fluido cuando la dirección del fluído coincide al cerrar en una valvula de apertura rápida de simple asiento no balanceada.

50 La fuerza del fluído en una válvula de torneada de doble asiento en esta curva consideramos Dp cte, instalada varía.

51 La fuerza del fluido en ambas direcciones en una valvula de torneada de simple asiento no balanceada.(experimentales)

52 ACCESORIOS TRANSDUCTOR CONTROLADOR DE PRESION REGULADORA S WITCH DE POSICION

53 Actuadores a Pistón Pueden usar la presión de linea de planta, no la de aire de instrumentos con lo que llegan hasta 10 bar. En la carrera total son los más rápidos. Los de doble efecto la máxima fuerza en ambos sentidos. Los de Simple efecto pueden ser en falla abre o cierra. Para mandar a posición segura los cilindros de doble efecto se usan dispositivos acumuladores neumáticos especiales o resortes adicionales denominados helpers.

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55 ACTUADORES PISTO N

56 Actuadores Electro Hidráulicos Fuerza elevada Falta de alimentación de Aire (ubicación aislada) Control preciso No es barato en relación con los neumáticos Se los encuentra en unidades completas con motor, bomba, cilindro hidráulico, a prueba de agua y aún con cubierta a prueba de explosiones.

57 Actuadores Manuales No son para control Se usan para las válvulas de bypass. Se pueden conseguir con indicadores de posición del vástago para fijar correctamente la posición de la válvula Son muy económicos pero solo aplicables en los casos de by pass, shut down del sistema automático, etc...

58 La deducción de la expresión básica del Cv y esta presentación conforman el segundo módulo del curso