Contenido1. INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................2

2. OBJETIVOS.................................................................................................................................3

2.1 OBJETIVO GENERAL...........................................................................................................3

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................................................................3

3. MARCO TEÓRICO.......................................................................................................................4

3.1 Definición-Válvula..............................................................................................................4

3.2 Válvulas de control............................................................................................................4

3.3 Partes comunes de una válvula.........................................................................................4

3.4 Tipos de válvulas................................................................................................................6

3.4.1 Globo..............................................................................................................................6

3.4.2 Bola................................................................................................................................7

3.4.3 Mariposa........................................................................................................................8

3.4.4 Compuerta.....................................................................................................................9

3.4.5 Check............................................................................................................................10

3.4.6 Seguridad.....................................................................................................................11

3.4.7 Tapón...........................................................................................................................12

3.4.8 Solenoides....................................................................................................................13

3.4.9 Diafragma.....................................................................................................................14

4. CONLUSIONES Y RECOMENDACIONES....................................................................................16

5. BIBLIOGRAFÍA..........................................................................................................................17

6. WEBGRAFÍA.............................................................................................................................17

1. INTRODUCCIÓN

Desde la antigüedad el hombre ha tenido la necesidad de regular el agua presente a su alrededor, a medida que la industria se vuelve más compleja, más importante es el papel de los fluidos en las máquinas industriales. Hace cien años el agua era el único fluido importante que se transportaba por tuberías. Sin embargo, hoy cualquier fluido se transporta por tuberías durante su producción, proceso, transporte o utilización, es por ello que el método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Los mecanismos hidráulicos y neumáticos se usan bastante para los controles de los modernos aviones, barcos, equipos automotores, máquinas herramientas, maquinaria de obras públicas y de los equipos científicos de laboratorio donde se necesita un control preciso del movimiento de fluidos.

Las tuberías de sección circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino también mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma.

La mayoría de las instalaciones industriales en su mayor parte están constituidas por válvulas y accesorios, es necesario un conocimiento de su resistencia al paso de fluidos para determinar las características de flujo en un sistema de tuberías completo.

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2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Estudiar el efecto, funcionamiento y las aplicaciones tecnológicas de los distintos tipos de válvulas.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Saber los principios básicos de operación de las válvulas más comunes utilizadas en nuestra vida diaria.

Explicar las ventajas y desventajas de cada dispositivo teniendo en cuenta los factores comerciales, económicos y para el tipo de necesidad que se tiene.

Mirar gráficamente la estructura interna de cada una de las válvulas a estudiar.

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3. MARCO TEÓRICO

3.1 Definición-Válvula

Una válvula es un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener, o regular la circulación de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

3.2 Válvulas de control

En los procesos industriales la válvula de control juega un papel muy importante en el bucle de regulación. Realiza la función de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportándose como un orificio de área continuamente variable.

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.

Cuerpo de la válvula: este está 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.

3.3 Partes comunes de una válvula

Las válvulas independientemente de su tipo disponen de algunas partes comunes necesarias para el desarrollo de su función:

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1. Obturador: También denominado disco en caso de parte metálica, es la

pieza que realiza la interrupción física del fluido.

2. Eje: También denominado husillo, es la parte que conduce y fija el

obturador.

3. Asiento: Parte de la válvula donde se realiza el cierre por medio del

contacto con el obturador.

4. Empaquetadura del eje: Es la parte que montada alrededor del eje

metálico asegura la estanqueidad a la atmósfera del fluido.

5. Juntas de cierre: Es la parte que montada alrededor del órgano de

cierre asegura una estanqueidad más perfecta del obturador.

6. Cuerpo y Tapa: Partes retenedoras de presión, son el envolvente de las

partes internas de las Válvulas.

7. Extremos: Parte de la válvula que permite la conexión a la tubería,

pueden ser bridados, soldados, roscados, ranurados o incluso no

disponer de ellos, es decir, permitir que la válvula se acople a la tubería

tan solo por las uniones externas.

8. Pernos de unión: Son los elementos que unen el cuerpo y tapa de la

válvula entre sí. Para asegurar la estanqueidad atmosférica hay que

colocar juntas entre estas dos superficies metálicas.

9. Accionamiento: Es el mecanismo que acciona la válvula.

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3.4 Tipos de válvulas3.4.1 Globo

Es una válvula de regulación y es llamada así por la forma esférica de su cuerpo. El vástago posee forma de tornillo.

Ventajas:

Es muy común y barata El estrangulamiento es muy alto (capacidad de cierre) Buena capacidad de regulación

Desventajas:

Posee un rendimiento bajo y mucha pérdida de energía, esto ocurre por la trayectoria compleja que sigue el fluido.

Caída de presión

Aplicaciones:

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

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3.4.2 Bola

El mecanismo regulador en este tipo de válvula posee la forma de una esfera perforada. Esta bola se encuentra conectada a un accionamiento que la hace girar sobre su propio eje y que permite el paso del fluido cuando su orificio está alineado con la entrada y salida de la válvula.

Ventajas:

Bajo costo. Corte bidireccional. Circulación en línea recta. Pocas fugas. Poco mantenimiento. 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.

Aplicaciones:

Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.

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3.4.3 Mariposa

En esta válvula un disco delgado pivotea sobre un eje vertical. Cuando está abierto totalmente ocasiona una obstrucción pequeña. El cierre necesita de un cuarto de vuelta de la llave por medio de mecanismo de un motor de operación remota.

Ventajas:

Ligera de peso, compacta, bajo costo. Requiere poco mantenimiento. Número mínimo de piezas móviles. No tiene bolas o cavidades. Circulación en línea recta.

Desventajas:

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

Aplicaciones:

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

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3.4.4 Compuerta

Se caracteriza porque su mecanismo de abertura es el levantamiento de una compuerta o cuchilla (rectangular o circular), lo que permite el paso de fluido.

Ventajas:

Abierta total, poca obstrucción del camino del flujo y pérdida del 2.4% de la energía que pierda una de globo

Es una de las mejores para limitar la pérdida de energía Alta capacidad Cierre hermético Bajo costo Diseño y funcionamiento sencillos

Desventajas:

Control deficiente de la circulación. Se requiere mucha fuerza para accionarla. Produce cavitación con baja caída de presión. Debe estar abierta o cerrada por completo. La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del

disco.

Aplicaciones:

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Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.

3.4.5 Check

Las válvulas Check o Válvulas de retención son utilizadas para no dejar regresar un fluido dentro de una línea. Esto implica que cuando las bombas son cerradas para algún mantenimiento o simplemente la gravedad hace su labor de regresar los fluidos hacia abajo, esta válvula se cierra instantáneamente dejando pasar solo el flujo que corre hacia la dirección correcta. Por eso también se les llama válvulas de no retorno. Obviamente que es una válvula unidireccional y que debe de ser colocada correctamente para que realice su función usando el sentido de la circulación del flujo que es correcta.

Ventajas:

No requiere mantenimiento, solamente chequear ocasionalmente si se traba.

Esta válvula actúa automáticamente por la acción de las presiones en los dos sentidos posibilitando el cierre y apertura.

Aplicaciones:

Se utilizan en muchos sistemas de fluidos tales como las plantas químicas y poder, y en muchos otros procesos industriales.

Se utilizan a menudo con algunos tipos de bombas.

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3.4.6 Seguridad

Una válvula de seguridad es un dispositivo automático para desahogo de presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula y que se caracteriza por su acción de disparo para plena apertura. Generalmente se utiliza en servicios con gas o vapores.

En la industria, el término válvula de seguridad se aplica en general a las utilizadas en servicio para vapor de calderas.

Ventajas:

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

Aplicaciones:

Las válvulas de seguridad se pueden encontrar en instalaciones industriales, comerciales y domésticas. En general son obligatorias en las instalaciones en las que circulen o se mantengan fluidos sometidos a cambios de presión y/o temperatura

Usadas en calentadores de agua por acumulación. Sirven para el alivio de presión en un bloqueo en el sistema de

impulsión de una bomba, o para aliviar el aumento de presión debido a una expansión térmica de un fluido confinado en un sistema cerrado.

3.4.7 Tapón10

Es una válvula que consiste en un macho de forma cilíndrica o troncocónica con un orificio transversal igual al diámetro interior de la tubería. El macho ajusta el cuerpo de la válvula y tiene un movimiento de giro de 90°. A esta válvula es necesario que después de un tiempo se desarme, lave, lubrique, arme y ponga nuevamente en servicio debido a que la grasa tiene deterioro con el tiempo. Se utiliza generalmente en el control manual todo-nada de líquidos o gases y en regulación de caudal.

Ventajas:

Gran rapidez de accionamiento Hermetismo En posición abierta es muy pequeña la pérdida de carga

Desventajas:

Requiere alta torsión (par) para accionarla. Desgaste del asiento. Cavitación con baja caída de presión. Las válvulas de macho no sirven con altas temperaturas, pues se

agarrotaría el obturador debido a las dilataciones desiguales.

Aplicaciones:

Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.

3.4.8 Solenoides

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Este tipo de válvulas es controlada variando la corriente que circula a través de un solenoide (conductor ubicado alrededor de un émbolo, en forma de bobina). Esta corriente, al circular por el solenoide, genera un campo magnético que atrae un émbolo móvil. Por lo general estas válvulas operan de forma completamente abierta o completamente cerrada, aunque existen aplicaciones en las que se controla el flujo en forma lineal.

Al finalizar el efecto del campo magnético, el émbolo vuelve a su posición por efecto de la gravedad, un resorte o por presión del fluido a controlar.

Ventajas:

Funcionamiento silencioso Bajo consumo de energía Bajo costo Gran variedad de tipos y tamaños de conexiones Alta fiabilidad y durabilidad debido a la máxima estanqueidad interna y

externa

Desventajas:

Requiere alta torsión (par) para accionarla. Desgaste del asiento. Cavitación con baja caída de presión. Las válvulas de macho no sirven con altas temperaturas, pues se

agarrotaría el obturador debido a las dilataciones desiguales.

Aplicaciones:

Refrigeración tradicional Sistemas de bomba de calor Unidades de aire acondicionado Enfriadores de líquidos Refrigeración para transporte

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3.4.9 Diafragma

Se utiliza para el corte y estrangulación de líquidos que pueden llevar una gran cantidad de sólidos en suspensión. Se aísla el fluido de las partes mecanismo de operación lo que las hace idóneas en servicios corrosivos o viscosos, ya que evita cualquier contaminación hacia el exterior.

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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.

Aplicaciones:

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

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4. CONLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las válvulas son uno de los instrumentos de control más esenciales en la industria, ya que debido a su diseño y materiales pueden abrir y cerrar, conectar o 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 unos milímetros hasta los 90m o más de diámetro, aunque en tamaños grandes suelen llamarse compuertas.

Las válvulas pueden trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de 140MPa y temperaturas desde las criogénicas hasta 1100 K.

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5. BIBLIOGRAFÍA

Mott, Robert L., Mecánica de Fluidos, 6da .Edición, México, Editorial Pearson Educación, 2006.

GREENE, Richard W. Válvulas, selección, uso y mantenimiento. Editorial Mc Graw-Hill Interamericana de México S.A. 1ª Edición, 1989

6. WEBGRAFÍA

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/accesorioshidraulicos/usoyclasificvalvulas/usoyclasifvalvulas.html

http://www.inele.ufro.cl/apuntes/Instrumentacion_y_Control/Ivan_Velazquez/Catedra/Capitulo%205.%20Elementos%20finales%20de%20Control.pdf

http://prezi.com/-neesqzzqejt/seminario-de-mecanica-de-fluidos/

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