12 julio 2012

Guía de cálculos hidráulicos en sistemas de tuberías (4ª PARTE


Ver 3ª PARTE

a.      Válvulas de control

La selección de válvulas de control del tipo o tamaño equivocado puede dar como resultado un pobre rendimiento, severos transitorios, y reparaciones frecuentes. La selección de válvulas de control apropiadas requiere comprender varios tipos de válvulas de control y analizar cómo funcionan como parte del sistema en el que se instalan. Una válvula de control que opera satisfactoriamente en un sistema puede ser totalmente inadecuada en otro. Cada tipo de válvula tiene características únicas que dan ventajas o desventajas comparadas con las otras. Las características de las válvulas de control que describen su rendimiento hidráulico y que serían considerados en el proceso de selección incluyen:
1.       Características de apertura, es decir, velocidad contra datos de posición del disco.
2.       Velocidad requerida para abrir completamente y firmemente el asiento del disco.
3.       Caída de presión en caudal máximo.
4.       Estabilidad del disco en aperturas parciales.
5.       Sensibilidad del movimiento del disco ante perturbaciones aguas arriba.
6.       Velocidad del cierre de la válvula comparado con la tasa de inversión de caudal del sistema.
La estabilidad del disco varía con el caudal, posición del disco, y perturbaciones aguas arriba y es un factor importante para determinar la vida útil de una válvula de control. Para la mayoría de las aplicaciones es preferible dimensionar la válvula de control de forma que el disco esté completamente abierto y firmemente el asiento trasero en caudales normales. Uno de los peores errores de diseño es sobredimensionar la válvula de control de forma que quede localizada justamente aguas abajo desde una perturbación tal como una bomba, codo, o válvula de control. Si el disco no está completamente abierto, estará sujeto a severos movimientos que aceleren el desgaste. Para evitar este problema, puede ser necesario seleccionar una válvula de control que es más pequeña que el tamaño de la tubería.
La elevación de la presión transitoria generada en el cierre de una válvula de control es otra consideración importante. La elevación de la presión es una función de lo rápido que se cierra el disco de la válvula comparado con lo rápido que el flujo en el sistema se invierte. La velocidad a la que el flujo en el sistema se invierte depende del sistema. En sistemas donde tienen lugar rápidas inversiones, el disco puede cerrar de golpe causando un transitorio de presión.
La velocidad de cierre de una válvula viene determinada por la masa del disco, las fuerzas cerrando el disco, y la distancia de desplazamiento desde completamente abierto a cerrado. Las válvulas de cierre rápido tienen las siguientes propiedades: el disco (incluyendo todas las partas móviles) es de peso ligero, el cierre es asistido por resortes, y la carrera completa del disco es corto. Las válvulas de retención de charnela son las válvulas de cierre más lento debido a que violan todos estos criterios, es decir, tienen discos pesados, no tienen resortes, y desplazamientos del disco largos. La válvula de control de tobera es una de las válvulas de cierre más rápido debido a que el elemento de cierre es ligero, de resorte cargado, y tiene un recorrido corto. Las válvulas de retención silenciosas, dúo, puerta doble y horizontal con resortes son similares a las válvulas de boquilla en sus tiempos de cierre, principalmente debido a la fuerza de cierre del resorte.
Los sistemas donde ocurre una rápida inversión de caudal incluyen bombas en paralelo, donde una bomba para mientras las otras aún están operando, y sistemas que tienen cámaras de aire o depósitos surge se cierran en la válvula de retención. Para estos sistemas hay una alta fuente de energía aguas debajo de la válvula de retención para hacer que el caudal se invierta rápidamente. Cuando el disco está cerca de su asiento, comienza a restringir el caudal inverso. Esto acumula presión, acelera el disco, y recorridos en el asiento. Sustituyendo una válvula de retención de swing de cierre lento por una válvula de retención de acción rápida puede conseguirse una dramática reducción de las presiones transitorias.

b.      Válvulas de aire


Hay tres tipos de válvulas de aire automáticas: (1) válvulas de aire/vacío, (2) válvulas de liberación de aire, y (3) válvulas de combinación. La válvula de aire/vacío está diseñada para liberar aire mientras que la tubería está llena y admite aire cuando la tubería está siendo drenada. La válvula debe ser lo bastante grande como pueda admitirse. La válvula debe ser bastante grande como para admitir y expulsar grandes cantidades de aire en un diferencial de baja presión. El orificio de salida es generalmente del mismo diámetro que la tubería de entrada.


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