Válvulas y bombas

Temperatura. Presión. Golpe de Ariete. Corrosión. Erosión. Mantenimiento. Tipología. Turbina

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1-VALVULAS

Son dispositivos capaz de regular u obturar alternativamente o permanentemente una corriente de fluidos o gases de un sistema de tuberías de una maquina .Las válvulas deben colocarse en lugares donde sea fácil su manejo y de modo que pueda atenderse la conservación de las 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 con rapidez la empaquetadura, y 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. 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 UNA VALVULA

Como partes internas se consideran las piezas metálicas internas desmontables que están en contacto directo con el fluido . Estas piezas son el vástago, la empaquetadora, el collarín de lubricación en la empaquetadora, 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.

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 a 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 en las normas DIN y ANSI, entre otras 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.

TAPAS DE VALVULAS

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 empaquetadora normal no proporciona un sello perfecto para el fluido.

GOLPE DE ARIETE

Cuando una columna de fluido en movimiento, como en un tubo que esta descargando, se reduce súbitamente en velocidad o se detiene, como por el cierre rápido de una válvula, existe un considerable, aunque breve, incremento de presión interna debido a la cantidad de movimiento o momentos de fluido, produciendo como resultado una pulsación. A menudo se tiene un ruido peculiar, como el de un golpe de martillo en la tubería, de aquí el termino de golpe de ariete. Esta pulsación hace que la cañería deje de estar estable, produciendo diversos esfuerzos que pueden llegar a romper la cañería. El golpe de ariete depende también de la viscosidad del fluido transportado; mientras menos viscoso, menor es el golpe, y viceversa.

CORROSION Y EROSION EN LAS VALVULAS

No hay actualmente ningún material que resista la corrosión de todos los fluidos, por lo cual en muchos casos es necesario utilizar materiales combinados cuya selección dependerá del medio especifico donde deban trabajar. Cuando el material es caro o no adecuado, pueden utilizarse materiales de revestimiento, tales como plásticos, elastómeros, flúor carbonos, vidrio, plomo y tantalio.

La erosión se produce cuando partículas en el seno del fluido chocan contra la superficie del material de la válvula. La posible presencia del fenómeno de erosión obliga a seleccionar el tipo y material del cuerpo y del obturador a fin de resistirla, en particular en condiciones extremas de presión diferencial y de temperatura.

CASIFICACION DE LAS VALVULAS

Válvulas de apertura lenta: compuestas en general por un vástago de tornillo, el cual debe ser girado varias veces para abrir totalmente la compuerta. Permiten un tiempo de llenado de la cañería. Las válvulas de apertura lenta más usadas son esclusa, globo, Saunders, de aguja y de diafragma.

Válvulas de apertura rápida: son aquellas en las que un solo golpe produce el cambio total de su sentido. Generalmente casi todas estas válvulas pasan de totalmente cerradas a totalmente abiertas en ¼ de vuelta (90). Las válvulas de apertura rápida mas conocidas son macho tapón lubricado, de mariposa, de bola y de retención.

VALVULA ESCLUSA

Se utiliza para regular y cortar el abastecimiento de agua. Esta válvula efectúa su cierre con un disco vertical plano, o de forme especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido. Dependiendo de la forma de la compuerta se puede obtener una variación lineal del caudal, y en este caso regularlo, o no. Por su disposición es adecuada generalmente para control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo del fluido cuando esta en posición de apertura total.

VALVULAS GLOBO

Tiene la facultad de variar linealmente el flujo del caudal, por esto se utiliza fundamentalmente para regularlo. Puede tener distintos tipos de asientos, y al ser su principal función regular el caudal no es necesario que cierre herméticamente.

Puede ser de simple asiento, de doble asiento y de obturador equilibrado. Las válvulas de simple asiento precisan de un actuador de mayor tamaño para que el obturador sierre en contra de la presión diferencial del proceso. Por lo tanto, se emplean cuando la presión del fluido es baja y se precisa que las fugas en posición de sierre sean mínimas. El cierre estanco se logra con obturadores provistos de una arandela de teflón. En la válvula de doble asiento o de obturador equilibrado la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presión diferencial a través del obturador es menor que en la válvula de simple asiento. Pro este motivo se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. En posición de sierre las fugas son mayores que en una válvula de simple asiento.

VALVULA ZOLENIDE

En esta válvula el obturador es una membrana flexible que a través de un vástago unido a un actuador, es forzada contra un resalte del cuerpo cerrando así el paso del fluido. Produce una variación lineal del fluido y es fundamental para la regulación de fluidos como vapor y aire comprimido.

La válvula se caracteriza porque el cuerpo puede revertirse fácilmente de goma o de plástico para trabajar con fluidos agresivos. 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.





VALVULA DE BOLA

Esta válvula es muy económica , 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 (de ahí su nombre). La bola tiene un corte adecuado (usualmente en V) que gira transversalmente accionada por un actuador exterior. El cierre estanco se logran con un aro de teflón incorporado al cuerpo contra el cual asienta la bola cuando la válvula esta cerrada. En posición de apertura total, la válvula equivale aproximadamente en tamaño a 75% del tamaño de la tubería. La válvula de bola se emplea principalmente en el control de caudal de fluidos negros, o bien en fluidos con gran porcentaje de sólidos en suspensión. Puede ser de muchos materiales, generalmente de bronce cromado y en menor caso de acero inoxidable.


VALVULA DE RETENCION

También conocidas como anti retorno, de reflujo, de charnela, de aleta, o de pie, sirven impedir el flujo inverso en la línea una vez que a parado la bomba o, posiblemente, en el caso de que se produzcan fugas. Las válvulas de retención en la línea de salida desempeñan un valioso cometido al prevenir las contrapresiones súbitas y el consiguiente riesgo de golpe de ariete y la fractura de tubos. Las variantes de las válvulas de retención, de uso general, incluyen un vástago roscado que mantiene cerrada la válvula y un nivel exterior que indica si esta cerrada o abierta.

MANTENIMIENTO

Tener correctamente limpia la tubería donde la válvula va a ser instalada, esta debe de estar libre de partículas de oxido, escorias gotas de soldadura ,polvo y suciedad que se encuentran en su interior. La válvula o tubería debe de tener el soporte necesario para eliminar el esfuerzo y la fatiga de las conexiones

2- BOMBAS

Dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir líquidos y gases. A continuación se describen cuatro grandes tipos de bombas para líquidos. En todas ellas se toman medidas para evitar la cavitación (formación de un vacío), que reduciría el flujo y dañaría la estructura de la bomba. Las bombas empleadas para gases y vapores suelen llamarse compresores. El estudio del movimiento de los fluidos se denomina dinámica de fluidos

BOMBAS DE PISTON

Las bombas alternativas están formadas por un pistón que oscila en un cilindro dotado de válvulas para regular el flujo de líquido hacia el cilindro y desde él. Estas bombas pueden ser de acción simple o de acción doble. En una bomba de acción simple el bombeo sólo se produce en un lado del pistón, como en una bomba impelente común, en la que el pistón se mueve arriba y abajo manualmente. En una bomba de doble acción, el bombeo se produce en ambos lados del pistón, como por ejemplo en las bombas eléctricas o de vapor para alimentación de calderas, empleadas para enviar agua a alta presión a una caldera de vapor de agua. Estas bombas pueden tener una o varias etapas. Las bombas alternativas de etapas múltiples tienen varios cilindros colocados en serie.

BOMBAS CENTRAIFUGAS

Las bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio sumergido en el líquido. El líquido entra en la bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presión. El rotor también proporciona al líquido una velocidad relativamente alta que puede transformarse en presión en una parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor. En bombas de alta presión pueden emplearse varios rotores en serie, y los difusores posteriores a cada rotor pueden contener aletas de guía para reducir poco a poco la velocidad del líquido. En las bombas de baja presión, el difusor suele ser un canal en espiral cuya superficie transversal aumenta de forma gradual para reducir la velocidad. El rotor debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe estar rodeado de líquido cuando se arranca la bomba. Esto puede lograrse colocando una válvula de retención en el conducto de succión, que mantiene el líquido en la bomba cuando el rotor no gira. Si esta válvula pierde, puede ser necesario cebar la bomba introduciendo líquido desde una fuente externa, como el depósito de salida. Por lo general, las bombas centrífugas tienen una válvula en el conducto de salida para controlar el flujo y la presión. En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor es en gran medida radial. En flujos más elevados y presiones de salida menores, la dirección de flujo en el interior de la bomba es más paralela al eje del rotor (flujo axial). En ese caso, el rotor actúa como una hélice. La transición de un tipo de condiciones a otro es gradual, y cuando las condiciones son intermedias se habla de flujo mixto.

BOMBAS DE CHORRO

Las bombas de chorro utilizan una corriente relativamente pequeña de líquido o vapor, de gran velocidad, para ocasionar un flujo mayor en otro fluido. Cuando la corriente de alta velocidad pasa a través del fluido, extrae parte del fluido de la bomba; por otra parte, crea un vacío que absorbe líquido hacia la bomba. Las bombas de chorro se emplean a menudo para inyectar agua en calderas de vapor. También se han utilizado bombas de chorro para propulsar barcos, sobre todo en aguas poco profundas donde una hélice convencional podría dañarse.

OTRAS BOMBAS

También existen diversos tipos de bombas de desplazamiento positivo, que suelen constar de una pieza giratoria con una serie de aletas que se mueven en una carcasa muy ajustada. El líquido queda atrapado en los espacios entre las aletas y pasa a una zona de mayor presión. Un dispositivo corriente de este tipo es la bomba de engranajes, formada por dos ruedas dentadas engranadas entre sí. En este caso, las aletas son los dientes de los engranajes .En todas estas bombas, el líquido se descarga en una serie de pulsos, y no de forma continua, por lo que hay que tener cuidado para que no aparezcan condiciones de resonancia en los conductos de salida que podrían dañar o destruir la instalación. En las bombas alternativas se colocan con frecuencia cámaras de aire en el conducto de salida para reducir la magnitud de estas pulsaciones y hacer que el flujo sea másuniforme.






TURBINAS

Motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. Las turbinas se clasifican en turbinas hidráulicas o de agua, turbinas de vapor y turbinas de combustión. Hoy la mayor parte de la energía eléctrica mundial se produce utilizando generadores movidos por turbinas. Los molinos de viento que producen energía eléctrica se llaman turbinas de viento.