UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL ROSARIO

2008

VALVULAS ESFERICAS Y DE DIAFRAGMA

Grupo N°6

GUIDOLIN, Franco / Leg 33736LEVALLE, Melina / Leg 34435SCANDALO, Luciano / Leg. 27105SOSA, Maximiliano / Leg. 28396TZIRIMIS, Noelia / Leg. 33372

ZANZO, Juan Carlos / Leg. 33719VALVULAS

El funcionamiento de un sistema de tuberías depende en gran parte de la elección adecuada y de las condiciones de las válvulas que controlan y regulan la circulación de los fluidos en la instalación. Las válvulas deben colocarse en lugares donde sea fácil su manejo y mantenimiento, conservando la instalación sin que interrumpa el funcionamiento de otros aparatos conectados. Una buena válvula debe diseñarse de manera que sus deformaciones debidas a las variaciones de temperatura y de presión, y las dilataciones de las tuberías conectadas, no deformen el asiento; su vástago y el collarín del prensaestopas deben permitir poner con facilidad y rapidez la empaquetadura; los discos y los asientos deben estar diseñados y hechos con materiales que permitan que la válvula siga cerrando bien durante un periodo razonable de servicio activo.

Las válvulas son, después de las bombas y los motores, los componentes más importantes de los circuitos hidráulicos.. Pueden servir para realizar tres funciones distintas:

Controlar la presión : limitan la presión del circuito para protegerlo o para reducir la fuerza o el par ejercido por el cilindro o un motor rotativo; limitan la presión en una rama de un circuito a un valor inferior a la presión de trabajo del circuito principal; controlan la sucesión de operaciones entre dos ramas de un circuito.

Controlar el caudal : controlan, por ejemplo, la velocidad con que se mueve un cilindro hidráulico.

Controlar la dirección : Bloquean el paso del fluido en un sentido, pero no en el sentido contrario.

PARTES INTERNAS DE LA VALVULA

Como partes internas de una válvula se consideran generalmente las piezas metálicas internas desmontables que están en contacto directo con el fluido. Estas piezas son el vástago, la empaquetadura, el collarín de lubricación en la empaquetadura, los anillos de guía del vástago, el obturador y el asiento o los asientos. Hay que señalar que el obturador y el asiento constituyen el corazón de la válvula al controlar el caudal gracias al orificio de paso variable que forman al variar su posición relativa, y que además tienen la misión de cerrar el paso del fluido.Para la elección del obturador y del asiento intervienen tres puntos principales:

Materiales normales y los especiales aptos para contrarrestar la corrosión, la erosión y el desgaste producidos por el fluido.

Características de caudal en función de la carrera. Tamaño normal o reducido que permite obtener varias capacidades de caudal de la válvula con el mismo tamaño del cuerpo.

CUERPO DE LA VALVULA

El cuerpo de la válvula debe resistir la temperatura y la presión del fluido sin perdidas, tener un tamaño adecuado para el caudal que debe controlar y ser resistente a la erosión o la corrosión producidas por el fluido. El cuerpo y las conexiones a la tubería están normalizados de acuerdo con las presiones y temperaturas de trabajo bajo normas específicas.Cabe destacar los siguientes puntos:

Las conexiones roscadas se utilizan hasta 2 ’’. Las bridas pueden ser planas, con resaltes, machiembradas,

machiembradas con junta de anillo. Las conexiones pueden ser con encaje o con soldadura a tope. El cuerpo suele ser de hierro, acero y acero inoxidable y en casos

especiales los materiales pueden ser de monel, hastelloy B o C, etc.

TAPA DE LA VALVULA

La tapa de la válvula tiene por objetivo unir el cuerpo al accionador. Para que el fluido no se escape a través de la tapa es necesario disponer una caja de empaquetadura entre la tapa y el vástago. La empaquetadura ideal debe ser elástica, tener un bajo coeficiente de rozamiento, ser químicamente inerte y ser un aislante eléctrico, con el fin de no formar un puente galvánico con el vástago que de lugar a una corrosión de partes de la válvula. La empaquetadura que se utiliza normalmente es de teflón cuya temperatura máxima de servicio es de 220° C. A temperaturas superiores o inferiores a este valor es necesario o bien emplear otro material o bien alejar la empaquetadura del cuerpo de la válvula para que se establezca así un gradiente de temperaturas entre el fluido y la estopa y esta ultima pueda trabajar satisfactoriamente.La empaquetadura normal no proporciona un sello perfecto para el fluido. En el caso de fluidos corrosivos, tóxicos, radioactivos, o muy valiosos hay que asegurar un sierre total en la estopa.

Válvulas Esféricas

Esta válvula es pequeña y tiene bajo costo, por lo cual es muy utilizada en la industria. El cuerpo de la válvula tiene una cavidad interna esférica que alberga un obturador en forma de esfera o de bola. La esfera tiene un corte adecuado (usualmente en V) que gira transversalmente accionada por un actuador exterior. El cierre estanco y la

deslizabilidad se logran con un aro de teflón incorporado al cuerpo contra el cual asienta la esfera cuando la válvula esta cerrada. Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta (90°). En posición de apertura total, la válvula equivale aproximadamente en tamaño a 75% del tamaño de la tubería.

La válvula esférica se emplea principalmente en el control de caudal de fluidos con gran porcentaje de sólidos en suspensión. Puede ser de muchos materiales, generalmente de bronce cromado y en menor caso de acero inoxidable.

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. Mayor caudal: las válvulas esféricas por su pasaje circular tienen

un mayor caudal que las válvulas tradicionales tipo globo Acción rotativa: la acción rotativa del vástago reduce el desgaste de la

empaquetadura evitando pérdidas y entrada de suciedad que se produce en las válvulas de vástago ascendente

Corte bidireccional. Circulación en línea recta. Pocas fugas. Se limpia por si sola. Poco mantenimiento. No requiere lubricación. Tamaño compacto. Cierre hermético: las válvulas esféricas de control pueden ser

utilizadas para un cierre hermético, no siendo así en muchas válvulas globo o mariposa.

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.

VALVULAS ESFÉRICASMaterialBronce (Br) Acero Inoxidable (Inox)DisponibilidadDesde 1/4" a 6"

VALVULA ESFERICA TRICUERPO

MaterialAcero Inoxidable (Inox)DisponibilidadDesde 1/4" a 6"

Válvula esférica bridada paso total

Válvula esférica Doble Guiada

Válvula esférica para alta presión

Válvula de diafragma

Esta válvula ofrece ventajas, imposibles para otros tipos de válvulas. Dan un paso

Válvula esférica de 3 vías

suave, laminar y sin bolsas de fluido, sirviendo para controlar el caudal y producen un cierre estanco aun existiendo sólidos en suspensión en la tubería. En ciertas posiciones estas válvulas son autopurgables. El total aislamiento de las partes internas, de la corriente, impide la contaminación y corrosión del mecanismo de operación. Su mantenimiento es extremadamente sencillo.

La flexibilidad de montaje, la amplia elección de materiales para cuerpos, recubrimientos de cuerpos y diafragmas, hacen que estas válvulas sean adaptables a diversas aplicaciones.

Suelen usarse para vencer problemas de corrosión, abrasión, contaminación, de fluidos con sólidos disueltos, etc. Son particularmente adecuadas para servicios de fluidos corrosivos, materiales viscosos, lodos, aguas, gases y aire comprimido.

En estas válvulas el flexible y elástico de diafragma está unido al vástago que lo comprime, por un tornillo embebido dentro del diafragma. El vástago compresor sube y baja accionado por el casquillo roscado, alojado en el volante.

Estas válvulas se limitan a presiones de aproximadamente 50 lbf/in2; y su mecanismo de accionamiento no está sometido a la acción corrosiva del fluido, ya que el diafragma aísla los elementos internos de la válvula del fluido, solamente es el diafragma el que sufre desgaste.Este tipo de válvulas no suele llevar prensa, estopa, ni nada que significa contacto metal-metal.

Los diafragmas reforzados con tela se pueden hacer de caucho natural, un hule sintético o cauchos naturales o sintéticos recubiertos con resina de fluorocarbono, Teflón.

La forma simple del cuerpo hace que resulte económico recubrirlo. Los elastómeros duran menos como diafragmas que como recubrimientos, debido a la flexión; sin embargo, de todos modos proporcionan un servicio satisfactorio. Los cuerpos plásticos que tienen módulos de elasticidad bajos en comparación con los metales, son prácticos en las válvulas de diafragma puesto que la alineación y la distorsión son problemas menores.

Estas válvulas son excelentes para los fluidos que contienen sólidos suspendidos y se pueden instalar en cualquier posición. Existen modelos en los que la cortina es muy baja, reduciendo la caída de presión a una cantidad desdeñable y permitiendo el drenaje completo de las líneas horizontales; sin embargo, el drenaje se puede obtener con cualquier modelo mediante la instalación con el vástago horizontal.

El único mantenimiento que se requiere es el reemplazo del diafragma, que se puede hacer con rapidez, sin retirar la válvula de la línea.

Podríamos clasificarlas en:

Tipo para uso convencional. Tipo de paso recto. Tipo de paso total.

Cuando la de tipo de paso recto está abierta, su diafragma está levantado, el flujo es total y laminar en cualquier dirección. Cuando está cerrada, el diafragma sella para obtener un cierre positivo, aun con materiales arenosos o fibrosos en la tubería.

El de paso total suele usarse en industria de bebidas, ya que permite su limpieza con el "cepillo en forma de bola", ya sea con vapor o sosa cáustica, sin abrir ni desmontar la válvula de la tubería.

Cuando la corrosión es severa, éstas válvulas se suelen construir de acero inoxidable, o en plástico o revestimiento de vidrio, goma, plomo, titanio, etc. La vida de los diafragmas depende sin embargo, no solo de la naturaleza del material manejado, sino también de la temperatura, presión y frecuencia de accionamiento.

Tiene la desventaja de que el actuador de accionamiento debe ser muy potente. Se utiliza principalmente en procesos químicos difíciles, en particular en el manejo de fluidos negros o agresivos o bien en el control de fluidos conteniendo sólidos en suspensión.

VALVULAS DE DIAFRAGMA (SAUNDERS PATENT).

Este tipo de válvula se usa ampliamente para el control de ácidos, álcalis, desperdicios y sustancias altamente viscosas y volátiles. Ésta no tiene asiento de metal-a-metal. El cierre se hace por un diafragma reforzado de hule natural o sintético que les permite a estas válvulas usarse para servicios de control o cortes. La válvula no tiene caja de empaque o empaque de árbol lo que previene la fuga de las sustancias volátiles a través del árbol y para la corrosión de las partes de trabajo. No existe posible contaminación del material por el lubricante.

El diafragma de hule elimina el uso de válvula en cualquier servicio donde se manejen solventes de hule. El teflón, un material plástico bastante inerte, se puede adaptar para usarse como diafragma donde no se puede emplear el hule. La temperatura máxima de operación está limitada por la naturaleza del material del diafragma. Generalmente hablando, los diafragmas estándar manejaran la mayoría de los servicios arriba de los 180ºF, aunque en algunos, el mismo diafragma puede dar buenos resultados arriba de los 212ºF.

Estas válvulas se fabrican en ambos diseños, de árbol no elevante y de árbol que se eleva.

La válvula Saunders es la que más se utiliza porque ofrece cierre hermético y una carrera corta que permite el uso de materiales más

duros y menos flexibles, como el Teflón para el diafragma. El tipo de circulación rectilínea tiene uso limitado porque hay pocos elastómeros (y muchos menos plásticos) de suficiente flexibilidad para soportar la carrera larga que se necesita.

Esta, como todas las válvulas de diafragma no requiere empaquetadura en el vástago, porque el diafragma aísla los mecanismos de actuación de los flujos. La válvula consta de un cuerpo, bonete y diafragma flexible. El vástago está conectado con un opresor que, a su vez, está conectado con el diafragma.

Cuando se abre la válvula, se mueve el diafragma fuera del conducto de flujo y, cuando está cerrada, el diafragma produce un asentamiento hermético contra una zona de sumidero o contorneada en el fondo del cuerpo.

Bibliografía:

Válvulas. Selección, uso y mantenimiento. Richard W. Greene Cuerpo de redactores de Chemical Engineering Magazine www.mctca.com/empresa.htm www.worcester.com.mx/indice.php www.valvulasross.com/

www.abac.com.ar/ES/productos/valvulas_esfericas/servicios_grales_1.asp

www.sonder.com www.spiraxsarco.com/ar www.asahi-america.com www.diaval.com www.fluorosealvalves.com/