EFECTOS DE LA CAVITACION EN VALVULAS DE CONTROL. INTEGRANTES :Sandry Canelones C.I 13.660.410Yeferson Diaz C.I 18.979.846Felipe Dorantes C.I 10.439.530Jos Herrera C.I 19.544.187

Que efectos produce la Valvula de Control sobre el Fluido, caso Liquido ?. Soluciones del Mercado: Modelo de Valvulas Anti-Cavitacin Watertamer y Hytrol Modelo 100-01 KO.Efectos de la Cavitacin . Que es una Valvula ?.Que es Cavitacin? . Como se Produce y Etapas ? Tipos Valvula Manual. Valvula Hidraulica. Valvula Selenoide. Valvula de Control NeumaticaOtros afectados por la Cavitacion. Soluciones.Esquema.

Desarrollo. Es una pieza mecnica usada para modificar el flujo o el fluido que pasa a travs de ella, la accin de la vlvula es causada por el movimiento de cierre de un elemento (puede ser una bola, puerta, disco, tapn, etc.) el cual est conectado a un cuello localizado fuera de este y a su vez tiene un sistema para cambiar el control de la posicin del elemento de cierre. Estos sistemas de control pueden ser clasificados como manual, neumaticos, hidraulicos y electricos, en esta presentacion conoceremos un poco sobre estas valvulas. Que es una Valvula ?.

TIPOS DE VALVULAS.

Valvulas ManualesValvula de Mariposa: Se emplean para cortar caudal y puede efectuar una regulacion manual de la presion mejor que con la valvula de esfera. Se fabrica en manterial plastico en diametros pequeos y metalicas en diametros mayores.

Valvulas de Bola, de esfera o de corte rapido: Consiste en una esfera perforada segn el eje longitudinal de la tuberia en que se coloca. Se emplean para dar paso o cortar en forma rapida el flujo. No sirven para regulacion de caudal. Se fabrican en metal o PVC. Funcionamiento.Valvulas de Compuerta, o de espejo: Se emplean para cortar caudal, cerca del cabezal de riego. Posee un volante que mueve un eje en cuya parte inferior se localiza la compuerta. El cierre se produce mediante el desplazamiento vertical de una compuerta. Son Metalicas.

Valvulas Hidraulicas Se compone de un cuerpo de material plastico o metalico; con una camara en su interior aislada por una membraba elastica o un piston. La valvula dispone de un tubo de pilotaje de cobre:-El tubo sealado como 1 en la Figura, comunica el extremo aguas abajo o el extremo aguas arriba con el interior de la camara. Se encarga de llenar de agua la camara, haciendo que la membrana elastica cierre el paso de agua dentro de la valvula hidraulica. El tubo 2 comunica con el interior de la camara con la atmosfera y se encarga de vaciar la camara, de manera que la membrana se contraiga y permita el paso de agua dentro de la valvula hidraulica.a.- Cerrado.b.- Abierto.

Es una vlvula hidrulica controlada por seales elctricas. El control elctrico es realizado por una bobina o electroimn llamado solenoide. La vlvula se abrir cuando el solenoide reciba una seal elctrica, que permitir abrir la comunicacin entre la cmara y la atmsfera, mediante el tubo de pilotaje 2. Se cerrar la vlvula cuando el solenoide deje de recibir el impulso elctrico, permitiendo que el tubo 1 llene la cmara. Segn la operacin que realiza el solenoide al activarse, a semejanza con las vlvulas hidrulicas, las electrovlvulas pueden ser normalmente Cerrada (NC): Cuando el solenoide no recibe seal, la vlvula est cerrada, o normalmente Abierta (NA): Cuando el solenoide no recibe seal, la vlvula est abierta, cerrando al activar el solenoide.

Electrovlvulas o Solenoides

Valvula de Control Neumatica. Este tipo de valvula se divide en 2 partes fundamentales, el Actuador y Cuerpo. Los Actuadores reciben la seal neumatica de un controlador de presion, de nivel o de cualquier dispositivo que tenga la capacidad de enviar una seal de 3- 15 psi, esta seal movera el obturador ubicado en el cuerpo.Actuador Cuerpo Hay que sealar que el obturador y el asiento constituyen el corazn de la vlvula al controlar el caudal, gracias al orificio de paso variable que forman al variar su posicin relativa. El obturador y el asiento se fabrican normalmente de acero inoxidable, porque este material es muy resistente a la corrosin y a la erosin del fluido.

-Los Actuadores Resorte-Diafragma son los mas comunmente utilizados en Valvulas de Control automatizadas por su bajo costo y alta confiabilidad, frecuentemente son utilizados en servicios de control usando la seal directa del instrumento.-El Actuador tiene pocas partes en movimiento por lo que esta menos expuesto a las fallas y su mantenimiento es siemple.Existen dos Configuraciones:Accion Directa: Empuja hacia abajo para cerrar, a falla de aire abre. Al aplicar presion neumatica en la tapa superior de la caja, La fuerza del actuador es transmitida a traves del vastago del mismo, este a su vez esta ensamblado con el tapo de la valvula de control que al empujar hacia abajo permite el contacto con el anillo de asiento.

Accion Inversa: Empujar hacia arriba para abrir, a falla de aire cierra. Al aplicar presion neumatica en la tapa inferior de la cala, El vastago del actuador, que esta ensamblado con el tapon, empuja al tapon hacia arriba contra la fuerza opuesta del resorte, permitiendo asi abrir la valvula. La reduccion de la presion neumatica en la caja, el ensamble vastago-tapon es movido hacia abajo para cerrar la valvula.

PARTES DE LA VALVULA DE CONTROL NEUMATICA.

DiafragmaResorte.Vastago de la Valvula.Indicador de Posicin.Plato del DiafragmaCarcasa del Diafragma.Yugo.Indicador de Carrera.Partes del Actuador.

Partes del Cuerpo.Bonete.Cuerpo.Obturador.Asiento.Ducto de Entrada.Ducto de Salida.

Que efectos produce las Valvulas de Control sobre el Fluido, caso Liquido ?. Como principio basico, producir una reduccion total parcial segn la necesitad del sistema. Creando un diferencial de presion entre la entrada y salida del cuerpo de la valvula. Cuando el flujo de un lquido pasa a travs de una restriccin, hay un estrangulamiento o contraccin de la corriente del fluido el cual provoca un aumento en la velocidad, acompaado de una disminucin de presin dando como origen a la cavitacin.

CAVITACIN.

Este aumento de velocidad conlleva a una prdida de presin. Si esta prdida de presin baja esta por debajo de la presin de saturacin del fluido, parte de ste produce burbujas de vapor que buscan zonas de mayor presin donde colapsan bruscamente. Estas zonas suelen ser la propia vlvula de control e inmediatamente despus de ella, puesto que la presin se recupera al disminuir la velocidad a su valor inicial.

Que es la Cavitacion ? Cavitacin procede del latn cavus, que significa espacio hueco o cavidad. En los diccionarios tcnicos se define como la rpida formacin y colapso de cavidades en zonas de muy baja presin en un flujo lquido. El fenmeno de la cavitacin aparece cuando a un lquido que fluye a travs de una tubera se le estrangula el paso mediante una vlvula de control.

Como se Produce y Etapas ? Cuando un lquido fluye a travs de una regin donde la presin es menor que su presin de vapor, el liquido hierve y forma burbujas de vapor. Estas burbujas son transportadas por el lquido hasta llegar a una regin de mayor presin, donde el vapor regresa al estado lquido de manera sbita, implotando subitamente. Ejemplo: Formacion de Cavitacin en Alabes de Ensayo.Etapa 1. Formacin de Burbujas.Las burbujas se forman dentro del lquido cuando este se vaporiza. Esto es, cuando cambia desde la fase liquida a la de vapor.Etapa 2. Crecimiento de las Burbujas.Si no se produce ningn cambio en las condiciones de operacin, se seguirn formando burbujas nuevas y las viejas seguirn creciendo en tamao.Etapa 3. Colapso de las BurbujasA medida que las burbujas se desplazan, la presin que las rodea va aumentando hasta que llegan a un punto donde la presin exterior es mayor que la interior y las burbujas colapsan. El proceso es una implosin.

Formacin Micro jet Onda de Choque

Este fenmeno ocasiona daos en las parte internas de la vlvula, los cuales son ms intensos cerca de la superficie de contacto del tapn y del anillo de asiento. Por el contrario, si la presin corriente abajo se recupera lo suficiente como para elevar la presin de salida por encima de la presin de vapor de lquido , las burbujas se colapsan, produciendo "cavitacin". Que efectos produce? Si las burbujas colapsan cerca de las superficies slidas de la vlvula, la energa liberada arranca pequeas partculas de material. Por otra parte cuando hay cavitacin, se puede producir considerable ruido, hacindose inservible una vlvula.Se demostr con clculos que una burbuja en colapso rpido produce ondas de choque con presiones hasta de 410 MPa. (1026.4 Atm)

Otros Afectados ?

Vlvula WaterTamer El sistema anti-cavitacin WaterTamer controla los problemas de cavitacin dispersando el agua a travs de una serie de inyectores. Las burbujas de vapor son retenidas dentro de una columna de agua previniendo su colapso en la cercana de las superficies de la vlvula. Si estas implosiones hacen contacto con superficies slidas el material se desgasta. Con el tiempo, este continuo desgaste causa dao estructural a la vlvula. La vlvula de control anti-cavitacin Ross WaterTamer controla la cavitacin y protege el sistema de sus efectos dainos.

Soluciones del Mercado.

El ndice de Cavitacin, Sigma, es un factor adimensional utilizado para relacionar las condiciones que impiden la cavitacin con las condiciones que la causan. A medida que Sigma disminuye, los efectos dainos aumentan.

Utiliza dos cilindros para concentrar la posible cavitacin dentro de una columna de agua, alejndola de las superficies de la vlvula. El agua dentro y fuera de la cmara de operacin es regulada por los pilotos, los cuales sitan la vlvula principal. Existen varios tipos de controles dependiendo de las necesidades del usuario: Hidrulicos, Elctricos, Mecnicos y Manuales. El cilindro inferior (externo) crea chorros opuestos obligando que la cavitacin ocurra en el centro del cilindro donde todos los chorros se encuentran, reteniendo y disipando las implosiones dentro de una columna de agua.

El cilindro superior (interno) es el mecanismo de regulacin. Este diseo singular permite una excelente regulacin y al mismo tiempo crea una segunda zona de control de cavitacin necesaria en condiciones de trabajo extremas. La parte inferior del cilindro interno hace que el fluido sea retenido dentro del cilindro externo, aumentando la velocidad de flujo, concentrando la posible cavitacin dentro de la columna disipadora.

Funcionamiento.Primer Etapa de Reduccin de Presin El flujo entra por medio de las ranuras del asiento y reduce la presinSegunda Etapa de Reduccin de Presin El flujo se incide sobre s mismo dentro de la asamblea de la gua del asiento y disco para disipar cavitacin y reducir la presin an msTercera Etapa de Reduccin de PresinEl flujo sale por medio del gua de disco para reduccin de presin final. Las ranuras diagonales del gua de disco dirigen el flujo lejos de las superficies

Vlvula de Control Hytrol Modelo 100-01 KO Soluciones para Cavitacin Se elimina la erosin del cuerpode la vlvula y los internos. Reduccin apreciable de ruido. Capaz de ser retro-instaladas sinremoverse de la lnea.

La proteccin contra la cavitacin debe comenzar con un diseo hidrulico adecuado del sistema, de tal manera que se eviten en lo posible las presiones bajas. Si la cavitacin es inevitable, lo que se puede hacer es tomar medidas que ayuden a reducir el desgaste (por ejemplo estillitar el asiento y obturador cnico de las vlvulas de globo reducir el dimetro del asiento). Por otro lado, como el dao causado es efecto inmediato de las burbujas implosionando dentro de la vlvula, tambin ser razonable separar la zona de cavitacin de la vlvula de control. Soluciones. Cuando sea inevitable la presencia de la cavitacin , el efecto sobre las superficies se puede reducir mediante el recubrimiento de materiales especiales de alta resistencia.

GraciasPuede descargar esta presentacion a traves de la siguiente direccin http://www.esnips.com/web/CursoInstrumentacin