Valvulas

Selección de válvulas

La selección del tipo de válvula a emplear en un sistema de tuberías de un proceso es una tarea que el ingeniero químico debe realizar, para lo cual se puede emplear el siguiente procedimiento:
Paso 1: Defina el sistema
Defina de manera clara y muy específica, el sistema a considerar. Por ejemplo, el sistema es el bombeo de agua de un tanque a otro a través de unsistema de tuberías con una caída total de presión de 150 psi. El fluido es agua a 70 °F. El flujo máximo de diseño es de 150 gpm, el flujo nominal de operación es de 110 gpm, y el flujo mínimo es de 25 gpm. El diámetro de la tubería es de 3”. A 70 °F, el agua tiene una gravedad específica de 1.0
Paso 2: Defina para caída de presión máxima permitida para la válvula
Cuando se defina la caída de presiónpermitida a través de la válvula, primero se debe investigar la bomba. Cuál es la cabeza máxima disponible? Recuerde que la caída de presión del sistema está limitada por la bomba. Esencialmente la cabeza de succión neta positiva disponible (NPSHA) menos la cabeza de succión neta positiva requerida (NPSHR) es la máxima caída de presión disponible para la válvula y no debe ser excedida o seránecesaria otra bomba. Es importante tener en cuenta que grandes caídas de presión incrementan el costo de bombeo (costo de operación) y que caídas de presión pequeñas incrementan el costo de la válvula debido a que se requiere una válvula más grande (costo de capital). La regla de dedo usual es que una válvula debe diseñarse para usar del 10-15% de la caída de presión total 0 10 psi, lo que seamayor. Para el sistema ejemplo, el 10% de la caída de presión total es 15 psi la que se usará como la caída de presión permitida cuando la válvula este totalmente abierta.
Paso 3: Calcular el valor característico de la válvula
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donde,
Q = flujo de diseño (gpm)
G = gravedad específica relativa al agua
ΔP = caída de presión disponible a través de la válvula completamente abierta
Para elsistema ejemplo,
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En este punto, cualquiera podría estaría tentado a ir directamente a las tablas de válvulas o a las curvas características y seleccionar una válvula. No cometa ese error, en lugar de eso vaya al paso No. 4.
Paso 4: Selección preliminar de la válvula
No cometa el error de intentar encontrar una válvula con su valor calculado de Cv. El valor de Cv debe usarse como guía enla selección de la válvula. Otras consideraciones son:
a) Nunca use una válvula que sea menor de la mitad del tamaño del tubo
b) Evite usar el 10%inferior y el 20% superior del recorrido del vástago de la válvula. Es más fácil controlar la válvula en el rango de 10-80% del recorrido del vástago.
Antes de seleccionar la válvula, se debe decidir el tipo de válvula a usar. Para el casoejemplo, se considera que se está usando una válvula de globo de igual porcentaje. A continuación se muestra una tabla para este tipo de válvula. Esta es una tabla típica suministrada por el fabricante.
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Para el caso ejemplo, parece que una válvula de 2” trabajará bien para el valor de Cv obtenido a 80-85% del rango del vástago. Notar que si se intenta meter el Cv calculado en una válvula de 1 ½“,se necesitaría un valor de 100% para el recorrido del vástago, para manejar el flujo máximo. Si se usara esta válvula podrían suceder dos cosas: la caída de presión sería ligeramente mayor de 15 psi al flujo máximo de diseño y sería difícil de controlar la válvula al flujo máximo. También, no habría margen de error con esta vávula.
Se ha seleccionado la válvula …. pero ya se ordena su compra?Aún no, hay otras características a considerar.
Paso 5: Checar los valores de Cv y porcentaje de recorrido del vástago al flujo mínimo
Si el porcentaje de recorrido del vástago caé por debajo del 10% al flujo mínimo, se pudo haber usado una válvula más pequeña. El juicio juega un papel importante en muchos casos. Por ejemplo, el sistema trabajará con más frecuencia más cercano al flujo máximo...