Válvulas

Definición

Tipos de Válvulas

• Mariposa

• Diafragma

• Bola

• Cono

• Compuerta

• Cuchillo

• Retención

• Globo

• Aguja

• Pistón

Válvula Mariposa

Válvula que opera

gracias a un disco

circular ubicado en el

centro de la tubería. El

disco tiene un eje

conectado a una llave,

que al posicionarse

correctamente, ubica el

disco de tal forma que

bloquea el flujo.

Válvulas de Diafragma

También llamadas válvulas de

membrana.

Se operan causando presión

sobre una membrana que al

ser desplazada, provoca un

área de apoyo que bloquea el

flujo.

Válvulas Bola

Válvula que opera al girar

una esfera que tiene

perforaciones por el medio,

y al estar alineadas con el

flujo, permite el transito de

fluido.

Válvulas Cono

Similares a las Válvulas

Bola pero utilizando un

cono o un cilindro.

Válvulas Compuerta

Válvula que se abre al desplazar una

puerta rectangular o circular fuera del

camino del fluido.

Bajo roce.

Uso domestico.

Válvulas Cuchillo

Similares a las

válvulas de

compuerta pero

usando una

lámina para

interrumpir el

flujo.

Válvulas de Retención

Válvulas que evitanautomáticamente el flujoinvertido. Pueden operarprincipalmente de dosformas:

• Con un mecanismo(resorte, membrana, peso,etc.)

• Activándose al haber flujoinverso.

Válvula Globo

Válvula que funciona haciendo descender

una esfera sobre un anillo de apoyo.

Buena para controlar el flujo.

Válvula de Aguja

Similar a la válvula de globo pero para

flujos menores.

Válvulas de Pistón

Válvula que controla el flujo usando el

movimiento lineal de un pistón a través

de alguna cámara o un cilindro.

Se usan en:

Motores a vapor.

Instrumentos de viento.

Pistones neumáticos.

Tipos de válvulas

Válvula de compuerta: La compuerta tiene forma decuña, se usa cuando su función es detener el paso delfluido mas bien que regularlo. Hay de vástagoascendente y no ascendente. Existen de 1/8 hasta 42”de diámetro.

Válvula de globo: Son siempre de vástago ascendente.La caída de presión es mucho mayor que en lasválvulas de compuerta. Se usa cuando la función de laválvula es regular la circulación de fluido. Presentanpérdidas por fricción.

Válvula de aguja: Es muy buena para controlar flujos.Se usa en gases tales como oxígeno y ciclopropano enanestesias

Válvula de grifo: Es el método más sencillo pararegular el flujo de fluidos. Se usan en instalacionespequeñas para aire comprimido

Válvula de bola: Es igual pero en vez de cerrar uncono cierra una bola

Válvula de retención: Tiene por objeto impedir elretroceso de la circulación, pero no esabsolutamente hermética. Se usa cuando haybombas de succión. La de bola, cuando sesucciona la bola sube y pasa líquido y si el líquidoquiere volver, baja y queda como tapón.

Válvula de abertura rápida: Tiene unresorte que mantiene el vástago contra elasiento, es accionada por el pie. Se abrede una vez y no es regulable.

Válvula de seguridad: se abre sola ,cuando es muy alta la presión interior(vencen la resistencia de un resorte),cuando disminuye la presión se cierraautomáticamente. Debe revisarseperiódicamente porque tiene tendencia apegarse.

Válvula de membrana: Se usa para manejar

líquidos corrosivos. La MEMBRANA TAPA

LA SALIDA. De este modo la membrana

hace que el ácido no entre en contacto con la

válvula misma.

Válvula de mariposa: Es una plancha que

gira como el registro de las chimeneas

Las válvulas para presiones de trabajode hasta 250 psi se hacen por lo generalde fundición. Las válvulas de estematerial no deben usarse contemperaturas superiores a 232ºC. Parapresiones hasta 1350 psi se construyenválvulas con cuerpos de acero fundido oforjado. Algunos usan acero cromoníquel.

http://www.valvulasindustriales.com/www/productos.html

Enlaces de interés

http://www.benoit.cl/prod02.htm

http://www.dinatex.cl/html/repres_valvulas.htm

EQUIPOS DE

PROPULSIÓN

Una turbomáquina es un aparato en el cual el

movimiento de un fluido no confinado se

altera de manera que transmite potencia

desde o hacia el eje.

También se dice que crea un empuje de

propulsión.

Bombas, el fluido es un líquido.

Compresor, transmite energía a un gas de manera de

obtener alta presión pero con velocidad baja

Ventiladores, causa movimiento de un gas con un

pequeño cambio de presión.

Sopladores, imparte velocidad y presión sustanciales en

un gas

Los equipos pueden ser:

BOMBAS

Bombas: Se usan para proporcionar energía al

fluido

Bombas de desplazamiento positivo

• reciprocas (pistón, émbolo) y

• rotatorias

El término bomba se utilizará para denominar genéricamente atodas las máquinas de bombeo (bombas, ventiladores, sopladores ycompresores).

Las máquinas de desplazamiento positivo obligan a que unfluido entre o salga de una cámara al cambiar el volumen deésta

TIPOS DE BOMBA

Bombas de émbolo: Se usan sólo para líquidos limpios(que no contengan abrasivos), ya que sino hay un posiblebloqueo de émbolo o de la válvula. Sirven para bombearlíquidos viscosos

Bombas rotatorias: Están formadas por una caja dentrode la cual se mueven dos engranajes en sentidocontrario. Cuando el engranaje gira el líquido esatrapado entre el diente y el cuerpo de la bomba uposteriormente librado en la línea de descarga. Medianteun motor se mueven los engranajes. Las bombasrotatorias pueden usarse para cualquier líquido libre deabrasivos y son indicadas para fluidos de alta viscosidad.

Observación

Las bombas de desplazamiento positivo

son autocebantes (se llenan solas) y no

se pueden dejar funcionando con las

válvulas cerradas, porque al aumentar la

presión se puede romper el equipo.

Bombas helicoidales (o de tornillo): Son como máquinasde moler carne, tienen un tornillo que se mueve en elinterior. Sirven para altas presiones.

Bombas centrífugas: Se usan ampliamente en la industriadebido a la simplicidad en su diseño, bajo costo inicial.

Bombas por desplazamiento: Obligan al líquido adesplazarse de un punto a otro por medio de la presiónejercida por un gas o vapor.

Bomba Rotatoria

Bomba Peristáltica

Bomba Centrífuga

Bombas centrífugas

La principal característica de una bomba de

desplazamiento positivo es que entrega una

cantidad definida de líquido por cada carrera

del pistón o revolución de la pieza movible.

Por otra parte una bomba centrífuga puede

entregar un volumen variable de fluido con

diferencia de carga.

La bomba centrífuga

A medida que el impulsor gira, a través de la ojo de

la caja se aspira aire que fluye radialmente hacia

fuera. Las aspas giratorias entregan energía al

fluido, y tanto la presión como la velocidad absoluta

aumentan a medida que el fluido circula del ojo

hasta la periferia de las aspas.

La forma de la carcasa está diseñada para reducir la

velocidad a medida que le fluido sale del impulsor, y

esta disminución de energía cinética se convierte en

un aumento de presión.

La bomba centrífuga

Los álabes directores del difusordesaceleran el flujo a medidaque el fluido es dirigido hacia lacaja de la bomba.

Los impulsores pueden ser dedos tipos: abiertos y encerrado

El aumento de carga real ganado por el fluido por medio de unabomba se puede determinar a través del siguiente arregloexperimental:

Características del rendimiento de la bomba

Usando la Ecuación General de Energía:

L

21

22

1212

A h+g2

v-v+z-z+

γ

p-p=h

Efecto de las pérdidas sobre la curva carga-

caudal de la bomba

Potencia de la bomba

La potencia de la bomba está dada por:

Dicha cantidad expresada en términos de caballos de potenciaen general se denomina fuerza o potencia hidráulica.

γ Q=hP AA

La eficiencia total de la bomba se expresa a través de la ecuación:

bomba la acciona que eje del Potencia

fluido elpor ganada Potencia=η

En tal ecuación, el denominador representa la potencia totalaplicada a eje de la bomba y a menudo se denomina potencia alfreno:

freno al Potencia

P=η A

Potencia y eficiencia de bombeo

Potencia eléctrica : energía suministrada por una fuente

externa a un motor eléctrico por unidad de tiempo

)ρcos(3IP

IP

E

E

V : alterna corriente

V : contínua corriente

Rendimientos :

E

H

E

F

F

H

P

P : bomba-moto grupo

P

P : motor

P

P : bomba mecánico

G

M

ηientodimnRe

ηientodimnRe

ηientodimnRe

Características del rendimiento de la bomba

La eficiencia o rendimiento total de la bomba esafectada por:

(a) las pérdidas hidráulicas en la bomba,

(b) las pérdidas mecánicas en los cojinetes y sellos y

(c) las fugas de fluido ente la superficie trasera de la placa delcubo del impulsor y la caja (pérdida volumétrica)

Curvas características de una bomba centrífuga

Toda bomba centrífuga sitúa su punto de funcionamiento en la

intersección de su curva característica con la curva del sistema

Qoperación

H

Hsistema

Hbomba

Q

Hoperación

Qoperación

H

Hsistema

Hbomba

Q

Hoperación

Agitación y mezclas

de líquidos

Agitación

La agitación se refiere aforzar un fluido pormedios mecánicos paraque adquiera unmovimiento circulatorio enel interior de unrecipiente.

Los objetivos de la agitación pueden ser:

Mezcla de dos líquidos miscibles (ej: alcohol y agua)

Disolución de sólidos en líquido (ej.: azúcar y agua)

Mejorar la transferencia de calor (ej.,en calentamiento o enfriamiento)

Dispersión de un gas en un líquido (ej.,oxígeno en caldo de fermentación)

Dispersión de partículas finas en un líquido

Dispersión de dos fases no miscibles (ej.,grasa en la leche)

Equipo de agitación

Consiste en un recipiente cilíndrico (cerrado oabierto), y un agitador mecánico, montado en uneje y accionado por un motor eléctrico.

Las proporciones del tanque varían ampliamente,dependiendo de la naturaleza del problema deagitación.

El fondo del tanque debe ser redondeado, con elfin de eliminar los bordes rectos o regiones en lascuales no penetrarían las corrientes del fluido.

Equipo de agitación

La altura del líquido, es aproximadamenteigual al diámetro del tanque.

Sobre un eje suspendido desde la partesuperior, va montado un agitador.

El eje está accionado por un motor,conectado a veces, directamente al mismo,pero con mayor frecuencia, a través de unacaja de engranajes reductores.

Clases de Agitadores

Los agitadores se dividen en

• Los que generan corrientes paralelas al eje

del impulsor que se denominan impulsores de

flujo axial;

• y aquellos que generan corrientes en

dirección radial tangencial que se llaman

impulsores de flujo radial.

Tipos de agitadores

Los tres tipos principales de agitadores

son,

• paletas

• turbina

• hélice

• Consiste en una hoja plana sujeta a un eje rotatorio.

• El flujo de líquido tiene una componente radial grande en el

plano de la pala y también un gran componente rotacional.

• Los agitadores de pala son de construcción relativamente fácil.

• Los agitadores de pala sencillos producen una acción de

mezcla suave, que es con frecuencia la conveniente para el

trabajo con materiales cristalinos frágiles.

• Son útiles para operaciones de simple mezcla, como, por

ejemplo, la mezcla de líquidos miscibles o la disolución de

productos sólidos.

Agitadores de paleta o pala

Agitadores de Palas o paletas

Agitador de paletas

Los agitadores industriales de paletas giran a unavelocidad comprendida entre 20 y 150 rpm.

La longitud del rodete de un agitador de paletas es delorden de 50 al 80% del diámetro interior del tanque.

La anchura de la paleta es de un sexto a un décimo desu longitud.

A velocidades muy bajas, un agitador de paletas produceuna agitación suave, en un tanque sin placas deflectoraso cortacorrientes, las cuales son necesarias paravelocidades elevadas. De lo contrario el líquido se muevecomo un remolino que gira alrededor del tanque, convelocidad elevada pero con poco efecto de mezcla.

Están constituidos por un componente impulsor con más de

cuatro hojas, montadas sobre el mismo elemento y fijas a un eje

rotatorio.

Los agitadores de turbina se pueden utilizar para procesar

numerosos materiales.

AGITADORES DE TURBINA

Agitadores de turbina típicos

Los agitadores de turbina son eficaces para un amplio intervalo deviscosidades; en líquidos poco viscosos, producen corrientes intensas,que se extienden por todo el tanque y destruyen las masas de líquidoestancado.

En las proximidades del rodete existe una zona de corrientes rápidas,de alta turbulencia e intensos esfuerzos cortantes. Las corrientesprincipales son radiales y tangenciales. Las componentestangenciales dan lugar a vórtices y torbellinos, que se deben evitar pormedio de placas deflectoras o un anillo difusor, con el fin de que elrodete sea más eficaz.

El agitador de turbina semiabierto, conocido como agitador de discocon aletas, se emplea para dispersar o disolver un gas en un líquido.El gas entra por la parte inferior del eje del rodete; las aletas lanzanlas burbujas grandes y las rompen en muchas pequeñas, con lo cualse aumenta grandemente el área interfacial entre el gas y el líquido.

AGITADORES DE HÉLICE

• Poseen elementos impulsores de hojas cortas

(corrientemente de menos de ¼ del diámetro

del tanque); giran a gran velocidad (de 500 a

varios millares de r.p.m).

• Las hélices no son muy efectivas si van

montadas sobre ejes verticales situados en el

centro del depósito de mezcla.

Tanto la componente radial como la longitudinal contribuyen,

generalmente, a la mezcla, pero no siempre la componente

rotatoria.

La velocidad de flujo creada, en un depósito, por un mezclador

de hélice tiene tres componentes:

(a)Una componente radial que actúa en dirección

perpendicular al eje.

(b)Una componente longitudinal que actúa paralelamente

al eje.

(c)Una componente rotatoria que actúa en dirección

tangencial al círculo de rotación del eje.

Formas de flujo en los sistemas agitados por

hélices

AGITADORES PARA TANQUES CERRADOS Y

TANQUES ABIERTOS DE MONTAJE FIJO

Estos tipos de agitadores son recomendadospara su aplicación, y todo depende de losrequisitos de su proceso. Los hay deacoplados directo, estos están diseñados paraaplicaciones de baja viscosidad, o volumenpequeños, o aplicaciones en que se requieretrituramientos del producto. Los agitadores deacoplado de engranaje (caja reductora), soneficientemente usados en productos con masalta viscosidad o aplicaciones con un volumenmas elevado.

Tipos de Flujo en Tanques

Agitados

El tipo de flujo que se produce en un tanque agitado,depende del tipo de rodete, de las características delfluido y del tamaño y proporciones del tanque, placasdeflectoras y agitador.

La velocidad del fluido en un punto del tanque tienetres componentes y el tipo de flujo global en elmismo, depende de las variaciones de estas trescomponentes de la velocidad, de un punto a otro.

La primera componente de velocidad es radial yactúa en dirección perpendicular al eje del rodete.La segunda es longitudinal y actúa en direcciónparalela al eje. La tercera es tangencial o rotacional,y actúa en dirección tangencial a la trayectoriacircular descrita por el rodete.

Tipos de Flujo en Tanques

Agitados

Formas de evitar remolinos:

Colocando el agitador fuera del eje central deltanque En tanques pequeños se debe colocar elrodete separado del centro del tanque, de talmanera que el eje del agitador no coincida con el ejecentral del tanque. En tanques mayores el agitadorpuede montarse en forma lateral, con el eje en unplano horizontal, pero no en la dirección del radio.

Formas de evitar remolinos:

Instalando placas deflectoras Estas son placasverticales perpendiculares a la pared del tanque. Entanques pequeños son suficientes 4 placasdeflectoras, para evitar remolinos y formación devórtice. El ancho de las placas no debe ser mayorque un doceavo del diámetro del tanque. Cuando seusan agitadores de hélice, el ancho de la placapuede ser de un octavo del diámetro del tanque.

Deflectores o bafles

Cuando se emplean agitadores de aspas para agitarfluidos de baja viscosidad en tanques sin deflectores(o bafles) se genera un vórtice. La profundidad delvórtice crece con la velocidad hasta queeventualmente el vórtice pasa por el agitador.

La eficiencia del mezclado en un sistema con vórticees usualmente menor que la correspondiente en elsistema sin ella. Para eliminar esta problemática,comúnmente se colocan cuatro deflectores al tanquecon un ancho de 1/10 el diámetro del tanque.

Para líquidos de alta velocidad su misma resistencia

natural a fluir amortigua la formación del vórtice al

grado que el ancho de los bafles puede reducirse a

1/20 del diámetro del tanque.

Para fluidos viscosos se recomienda colocar los

deflectores a una distancia de la pared igual al

ancho del deflector para evitar zonas estancadas

detrás de estos.

Deflectores o bafles

Rango de viscosidades para agitadores

Potencia consumida por el

agitador

Las variables que pueden ser controladas y

que influyen son:

Dimensiones principales del tanque y delrodete: Diámetro del tanque (Dt), Diámetro delrodete (Da), altura del líquido (H), ancho de laplaca deflectora (J), distancia del fondo deltanque hasta el rodete (E), y dimensiones delas paletas.

Viscosidad (μ) y densidad (ρ) del fluido.

Velocidad de giro del agitador (N).

Cálculo de Potencia

El cálculo de la potencia consumida se hace a través de

números adimensionales, relacionando por medio de gráficos

el número de Reynolds y el Número de Potencia. Estas

gráficas dependerán de las características geométricas del

agitador y de si están presentes o no, las placas deflectoras.

Y

Fr

X

P NNCN )()( Re

NP= Nº Potencia

NRe = Nº Reynolds

NFr= Nº de Froude

Número de Reynolds = esfuerzo de inercia / esfuerzo cortante

NDN a

2

Re

Número de Froude = esfuerzo de inercia / esfuerzo gravitacional

g

DNN a

2

Fr