VALVULAS

Introduccin Las Vlvulas ya se utilizaban en la poca Romana y periodo de colonizacin islmica en Espaa como demuestran vestigios encontrados de rudimentarios objetos de piedra que servan para interrumpir o desviar el flujo del agua. No obstante la verdadera aparicin de las Vlvulas en nuestro mundo data de la poca de la Revolucin Industrial y la utilizacin del vapor como forma de energa capaz de mantener las maquinas en funcionamiento. Es desde el Siglo XX cuando, al igual que sucede con el resto de aparatos de ingeniera e industriales, se produce el desarrollo de las Vlvulas desde sus primitivos diseos a los sofisticados y especficos de la actualidad.

En nuestro entorno industrial no podramos concebir la no existencia de Vlvulas; en un sistema hidrulico de tuberas existen tres grandes elementos principales: la bomba que produce la presin necesaria para la impulsin de los fluidos, las tuberas que conducen estos fluidos y, naturalmente, las Vlvulas, encargadas de controlar los fluidos. Sin la existencia de las Vlvulas los fluidos viajaran a travs de las tuberas sin posibilidad de ser utilizados para su propsito.

Son dispositivos que permiten el control del flujo en la conduccin, atendiendo a situaciones de: corte y control de flujo, acumulacin de aire, por llenado y vaciado de la conduccin, depresiones y sobrepresiones generadas por fenmenos transitorios, y retroceso del agua por paro del equipo de bombeo, entre otras.

DefinicinLas vlvulas son una parte muy importante del diseo de sistemas de tuberas. Sus funciones principales son el cierre y la regulacin. En el primer caso se utilizan para determinar qu ramas de la instalacin van a estar en servicio, para aislar elementos, etc. Las vlvulas de regulacin son las que definen el punto de operacin. Junto con estas dos funciones hay otras muchas para las que casi siempre existe una vlvula adecuada: evitar el retorno del fluido, regular o limitar la presin, expulsar el aire, evitar el vaco, etc. La seleccin de la vlvula ms adecuada en cada caso puede llegar a ser bastante complicada, debido a la gran variedad de modelos y precios que existen en el mercado.

Algunas partes comunes de las Vlvulas:

Las Vlvulas independientemente de su tipo disponen de algunas partes comunes necesarias para el desarrollo de su funcin:

1-Obturador: Tambin denominado disco en caso de parte metlica, es la pieza que realiza la interrupcin fsica del fluido.

2-Eje: Tambin denominado husillo, es la parte que conduce y fija el obturador.

3-Asiento: Parte de la vlvula donde se realiza el cierre por medio del contacto con el obturador.

4-Empaquetadura del eje: Es la parte que montada alrededor del eje metlico asegura la estanqueidad a la atmsfera del fluido.

5-Juntas de cierre: Es la parte que montada alrededor del rgano de cierre (en algunos casos) asegura una estanqueidad ms perfecta del obturador.

6-Cuerpo y Tapa: Partes retenedoras de presin, son el envolvente de las partes internas de las Vlvulas.

7-Extremos: Parte de la vlvula que permite la conexin a la tubera, pueden ser bridados, soldados, roscados, ranurados o incluso no disponer de ellos, es decir, permitir que la vlvula se acople a la tubera tan solo por las uniones externas (Wafer).

8-Pernos de unin: Son los elementos que unen el cuerpo y tapa de la vlvula entre s. Para asegurar la estanqueidad atmosfrica hay que colocar juntas entre estas dos superficies metlicas.

9-Accionamiento: Es el mecanismo que acciona la vlvula.

Observar las partes principales de una vlvula en la siguiente vlvula tpica:

Vlvula Anticipadora de OndaLa Vlvula Anticipadora de Onda es indispensable para la proteccin de bombas, equipo de bombeo y todas las lneas a las que se aplica una presin peligrosa de transitorios ocasionados por cambios repentinos en la velocidad del flujo dentro de la lnea.Cuando un sistema de bombeo enciende y apaga gradualmente, no ocurren transitorios dainos. Pero cuando existe un fallo de energa que produce un paro repentino de la bomba, provoca transitorios peligrosos en el sistema que pueden causar daos severos en los equipos.El fallo de energa en una bomba usualmente resulta en una baja transitoria en la presin, seguida por un incremento transitorio de presin.El control de alivio abre con la onda baja de presin inicial, desviando el regreso de la onda de presin alta del sistema.

Descripcin

La vlvula protege el sistema de bombeo de golpes de ariete causados por el paro repentino de la bomba (debido a un paro elctrico, por ejemplo). La vlvula es una vlvula de alivio montada en derivacin a la tubera principal, que se abreinstantneamente cuando la bomba deja de operar, aliviando la presin alta de onda negativa. La vlvula se cierra lentamente cuando la presin vuelve a su valor esttico. La vlvula funciona al mismo tiempo como vlvula de alivio de presin.

La vlvula anticipadora de Onda protege al equipo de bombeo de la onda de sobrepresin causada por el paro de la bomba o falla de la energa.Esta vlvula opera con la presin de la lnea de conduccin, y el nombre de anticipadora se debe a que realiza la apertura de la vlvula cuando baja la presin hasta un valor prestablecido y evaca a la atmsfera el exceso de presin que provoca la onda de sobrepresin.

Las vlvulas anticipadoras se utilizan slo en sistemas en que el transitorio comienza con depresiones, como es el caso de un paro accidental de bombas en una lnea de bombeo.Existen diversos tipos de vlvulas anticipadoras en cuanto a construccin se refiere.

La descripcin de las mismas puede encontrarse en los catlogos de los fabricantes.Si, durante todo el transitorio, la presin no llega a bajar hasta el valor a que est ajustada a abrirse la vlvula anticipadora, la misma permanece inactiva.

Vlvula de Alivio (seguridad)La vlvula aliviadora de presin se coloca en la tubera para disminuir las sobrepresiones causadas por un fenmeno transitorio.Es un dispositivo provisto de un resorte calibrado para abrir una compuerta cuando la presin sobrepasa un valor determinado.Se recomienda colocar este tipo de elemento, en conducciones con dimetros pequeos; sin embargo, no debe olvidarse que las presiones negativas tendrn que resolverse con algn otro dispositivo.

Su funcin es la de controlar los transitorios cambios bruscos de presiones al momento del arranque y parada de los equipos de bombeo, asegurando que estos no sobrepasen los lmites de trabajo del sistema y de esta manera evitar daos a las tuberas (roturas).

Sern de tipo anticipadora de onda con control de sub y sobrepresin (anticipadora y alivio). La vlvula de alivio se seleccionar bajo los siguientes parmetros:

Con el mximo caudal de bombeo. La velocidad mxima permisible no debe exceder a los 10 m/seg. El rango de regulacin del piloto de vlvula, debe estar dado para la presin mxima de la lnea de impulsin + 50%. La dimensin de la vlvula debe ser proporcional al caudal de bombeo y a la velocidad del flujo.

En los transitorios se presentan presiones dinmicas de muy poca duracin. Las vlvulas de alivio del tipo ms sencillo por lo general no responden inmediatamente a presiones de esa naturaleza, es decir, para abrirse necesitan una presin superior a la que en sus curvas caractersticas se indica o se abren un tiempo despus de producirse la sobrepresin en la tubera. Esto representa la principal desventaja de las vlvulas de alivio a ser usadas como medio de control de transitorios, ya que si la vlvula no reacciona a tiempo las sobrepresiones se pasaran a otros puntos de la lnea por ser muy rpido el transitorio. Existen vlvulas de alivio ms sofisticadas, especialmente fabricadas para control de transitorios, en que por medio de mecanismos especiales se asegura su apertura inmediata ante las sobrepresiones del transitorio.Otros posibles problemas que presenta la vlvula de alivio son un golpeteo continuo en la vlvula y la posibilidad de generarse un nuevo transitorio en la conduccin cuando la vlvula cierra.El golpeteo en la vlvula consiste en que la vlvula va abriendo y cerrando continuamente, producindose pulsos de descarga a travs de la misma. La razn del golpeteo es la siguiente: Al abrirse bruscamente la vlvula y descargar cierto gasto se genera una depresin momentnea en la vlvula, la presin baja y la vlvula cierra rpidamente. El cierre rpido genera a su vez una sobrepresin que abre la vlvula de nuevo, y as sucesivamente. El golpeteo se puede evitar utilizando vlvulas de alivio especiales con dispositivos que permiten que stas cierren a una presin inferior a la que abren. Por otra parte, la generacin de nuevos transitorios debidos al cierre de la vlvula de alivio se puede solventar utilizando vlvulas que dispongan de algn tipo de mecanismo de control para el cierre. En conclusin, de la gran variedad de vlvulas de alivio que se ofrecen en el mercado, las adecuadas para el control de transitorios son aquellas que tienen asegurados una apertura rpida y un cierre lento y suave.Si en la planta de bombeo se instalan ms de una vlvula de alivio para evacuar un gasto mayor, stas debern entrar en funcionamiento de una manera escalonada.Esto se conseguir ajustando los resortes de una manera progresiva, con el fin de minimizar la depresin a que diera lugar la apertura de stas y la consiguiente introduccin de nuevas perturbaciones.

Vlvula de control de bombaSe utiliza con la finalidad de purgar el pozo para evitar daos a los equipos de bombeo por sobrepresiones en el momento del arranque de la bomba. Deber ser de tipo Globo - Diafragma y deber instalarse en todas las estaciones de bombeo, entre la salida de la bomba y la vlvula Check, adems deber estar conectada a la lnea de limpieza en los pozos o recircular sea la cisterna en el caso de estaciones de rebombeo.

Vlvula de aire y vaco Las vlvulas de aire y vaco, tambinllamadasvlvulas de grandes orificios, inyectan o liberan aire en grandes cantidades mientras la tubera es llenada o vaciada. Estas vlvulas tambin estn selladas por una bola. Mientras el agua llena la tubera, la bola se mantiene debajo del orificio y la vlvula est sellada. Cuando la tubera est siendo vaciada, la bola cae con el nivel del agua y permite que el aire ingrese en la tubera.Finalidad:

Purgar grandes caudales de aire durante el llenado de la tubera e introducir grandes caudales de aire mientras el sistema se vaca. Esta etapa de introduccin del aire es de importancia crtica para tuberas susceptibles de colapso en caso de generarse sub presin cuando se vacan. Adems, la entrada de aire en el sistema influye en la velocidad de salida del lquido, un factor esencial cuando las tuberas de agua o de otros fluidos se drenan con fines de mantenimiento. Este tipo de vlvula funciona slo cuando la tubera se encuentra en condicin atmosfrica, es decir cuando el sistema no est presurizado. Cuando el agua fluye por el sistema presurizado, esta vlvula permanece cerrada.La presin del sistema sobre la abertura superior de la vlvula genera una fuerza mayor que el peso del flotador. Por consiguiente, cuando no hay presin en el sistema, el flotador baja y el aire entra. La liberacin de aire a grandes velocidades no puede arrastrar el flotador causando el cierre prematuro de la vlvula, que se cierra hermticamente slo con la llegada del lquido a la vlvula.

Aplicacin:

Sacar el aire de las tuberas

Evitar el golpe de ariete: El aire debe escapar de las tuberas a la misma velocidad a la que entra el agua cuando se arranca el sistema, a fin de evitar el peligroso golpe de ariete.

Eliminar el aire disuelto o atrapado: Debemos permitir que escape el aire que se acumula durante la operacin del sistema en puntos elevados, para evitar la formacin den bolsas de aire que puedan restringir el flujo de agua y provocar el golpe de ariete.

Permitir la entrada de aire a las tuberas

Evitar la formacin de Vaco en las Tuberas: El aire debe volver a entrar a las tuberas principales y secundarias cuando se apaga el sistema para desaguar y evitar el colapso de las tuberas.

Evitar la formacin de Vaco en las Lneas Laterales: Los goteros de las lneas laterales enterradas o sumergidas en agua pueden succionar agua sucia y/o tierra por medio del vaco que se genera cuando no se permite la entrada de aire a las lneas laterales, al apagar y drenar el sistema.

Vlvula de retencinLas vlvulas retencin, tambin llamadas vlvulas anti retorno, vlvulas uniflujo o vlvulas "check", tienen por objetivo cerrar por completo el paso de un fluido en circulacin, bien sea gaseoso o lquido, en un sentido y dejar paso libre en el contrario. Tiene la ventaja de un recorrido mnimo del disco u obturador a la posicin de apertura total.Se utilizan cuando se pretende mantener a presin una tubera en servicio y poner en descarga la alimentacin. El flujo del fluido que se dirige desde el orificio de entrada hacia el de utilizacin tiene el paso libre, mientras que en el sentido opuesto se encuentra bloqueado. Tambin se las suele llamar vlvulas unidireccionales.Las vlvulas de retencin son ampliamente utilizadas en tuberas conectadas a sistemas de bombeo para evitar golpes de ariete, principalmente en la lnea de descarga de la bomba.Funcionamiento:

Las vlvulas de retencin tienen como propsito permitir el flujo en un slo sentido, su aplicacin principal es en la descarga de bombas. Tiene como funcin prevenir que el flujo bombeado regrese una vez que las bombas se detienen; tambin evitan que el flujo de retorno provoque un giro inverso de las bombas, lo cual puede, en algunos casos, daar los equipos de bombeo.

Las vlvulas que contienen resortes o mecanismos internos susceptibles a interceptar slidos, no pueden utilizarse en aplicaciones de aguas residuales, y su uso se limita a proyectos de agua potable o aguas crudas (pozos).

Requisitos para un buen funcionamiento:

Las caractersticas que define un buen funcionamiento de una valvula de retencion, son:a) Cierre rpido del obturadorb) Bajo coeficiente de perdida de cargac) Cierre suave sin golpesd) Estanqueidade) Mantenimiento reducido

Tipos de vlvula:

Hay varios tipos de vlvula de retencin:

Vlvula de clapeta oscilante: una clapeta oscilante funciona como obturador y cierra el paso, por gravedad, cuando el fluido circula en direccin no deseada (ver figura, al principio). Funcionan por gravedad, por lo que deben colocarse en una posicin determinada.

Vlvula de muelle: no es necesario que mantengan una posicin determinada, pues su funcionamiento no depende de la gravedad; de estas hay dos tipos: En uno, un muelle tarado a cierta presin, sostiene un obturador sobre un anillo de cierre; la presin del agua vence la resistencia del muelle dejando pasar el fluido, pero el muelle cierra el paso cuando el fluido circula en sentido contrario;

En el otro, llamado de doble clapeta, dos clapetas semicirculares, giran sobre un eje, cerrando el paso cuando estn alineadas; un muelle las mantiene en posicin, pero no interviene en la retencin. Tiene menor prdida de carga que la anterior, a cambio el cierre es menos estanco.

Vlvula de pistn: un mbolo, terminado en un obturador se apoya sobre el anillo de cierre; est alojado en un pistn cilndrico de modo que el fluido, al pasar en la direccin correcta, levanta el mbolo, pero al cambiar de direccin, el mbolo asienta sobre el anillo; la forma del apoyo del mbolo ayuda a que la presin del agua en retroceso apriete el obturador sobre el anillo de cierre. Como la primera, requiere ser montada en posicin adecuada, pues tambin funciona por gravedad.

Vlvula de retencin de bola: es un tipo especial para terminales de bombas de extraccin de pozos, por ejemplo; una bola se asienta sobre el anillo de cierre; cuando la bomba extrae agua del depsito o pozo, la bola se levanta y se dispone en un alojamiento lateral para no estorbar el paso, pero cuando para la bomba, retorna, por gravedad, a su posicin de cierre para evitar que la tubera se vace.

Simbologa

Vlvula de interrupcinEs un dispositivo para interrumpir o regular el flujo de un fluido en un conducto. La vlvula de interrupcin juega un papel muy importante en el bucle de la regulacin. Realiza la funcin de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable medida comportndose como un orificio de rea continuamente variable.El cuerpo de la vlvula contiene en su interior el obturador y los asientos y est provisto de rosca o de bridas para conectar la vlvula a la tubera. El obturador es quien realiza la funcin de control de paso del fluido y puede actuar en la direccin de su propio eje o bien tener un movimiento rotativo.Las vlvulas pueden ser de varios tipos segn sea el diseo del cuerpo y el movimiento del obturador. Las vlvulas de movimiento lineal en las que el obturador se mueve en la direccin de su propio eje se clasifican como se especifica a continuacin.

Clasificacin:Las vlvulas pueden ser de varios tipos segn sea el diseo del cuerpo y el movimiento del obturador. Se clasifican como se especifica a continuacin. Vlvula de Globo. Vlvula en Angulo. Vlvula de tres vas. Vlvula compuerta. Vlvula de mariposa. Vlvula de bola, etc.

Funcin: Las vlvulas de interrupcin de flujo se usan para regular o controlar el flujo de un lquido a travs de un sistema. Por lo general, ese sistema es industrial o tiene un propsito industrial. Por ejemplo un sistema de agua utiliza vlvulas de interrupcin de flujo para mantener el flujo de agua bajo control.

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