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MAESTRÍA EN GERENCIA DE PROYECTOS DE DUCTOS III.1 IM-570 Fabricación e Instalación Mecánica de Tuberías ____________________________________________________________________________________________________

CAPÍTULO III

ACCESORIOS EN SISTEMAS DE TUBERÍAS 3.1

3.2

3.3

VÁLVULAS 3.1.1 DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE VÁLVULAS INDUSTRIALES 3.1.2 FLUJO DE FLUÍDOS 3.1.3 VÁLVULAS DE COMPUERTA 3.1.4 VÁLVULAS DE GLOBO 3.1.5 VÁLVULAS MACHO 3.1.6 VÁLVULAS DE MARIPOSA 3.1.7 VÁLVULAS DE DIAFRAGMA 3.1.8 VÁLVULAS DE RETENCIÓN 3.1.9 INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE VÁLVULAS 3.1.10 ESTÁNDARES 3.1.11 MATERIALES USADOS EN LA FABRICACIÓN 3.1.12 DESIGNACIÓN DE CLASE EJEMPLOS DE PROCESOS DE MANUFACTURA 3.2.1 EJEMPLO 1- FUNDICIÓN EN ARENA VERDE 3.2.2 EJEMPLO 2- FUNDICIÓN 3.2.3 EJEMPLO 3- FUNDICIÓN CENTRÍFUGA 3.2.4 EJEMPLO 4- DIFERENTES TIPOS DE PATRONES 3.2.5 EJEMPLO 5- FORJA 3.2.6 EJEMPLO 6- FORJA CON PUNZONES LATERALES 3.2.7 EJEMPLO 7- FORJA CON MÚLTIPLES PUNZONES SOPORTES

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3.1

VÁLVULAS

3.1.1 DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE VÁLVULAS INDUSTRIALES En forma sencilla, se puede definir a una válvula como un dispositivo mecánico que nos sirve para controlar el flujo de cualquier fluído entubado. Una válvula puede tener uno solo o una combinación de los siguientes objetivos: 1.- Obturar o permitir el flujo 2.- Regular el flujo 3.- Prevenir retroceso del flujo Mediante una clasificación de tipos de válvulas, basada en la forma en que el elemento que nos proporciona el cierre o la apertura actúa sobre el flujo, prácticamente todos los tipos de válvulas quedan comprendidos en ésta. 1.- VÁLVULAS DE SISTEMA ROTATORIO. Son aquellas en las cuales el elemento que nos proporciona el cierre o la apertura, gira a través de un eje para permitir el paso del , como por ejemplo las válvulas de mariposa, las válvulas de tapón tipo macho y tipo bola, las válvulas de retención tipo columpio, etc. 2.- VÁLVULAS DE SISTEMA CORTANTE. Son aquellas en las cuales el elemento que nos proporciona el cierre o la apertura, se mueve perpendicularmente al paso del fluído, como por ejemplo, las válvulas de compuerta, las válvulas de guillotina para presas, etc. 3.- VÁLVULAS DE SISTEMA TAPÓN. Son aquellas en las cuales el elemento que nos proporciona el cierre o la apertura se mueve en el sentido del paso del fluído, como por ejemplo, las válvulas de globo, las válvulas de aguja, válvulas de retención tipo pistón, etc. 3.1.2 FLUJO DE FLUÍDOS La capacidad del flujo de una válvula, se puede considerar como el volumen máximo de líquido, vapor o gas, que se puede pasar a través de la misma, por unidad de tiempo cuando está totalmente abierta. Los factores más importantes que influyen en el flujo máximo así como la velocidad a través de la válvula son: El diseño de la válvula, la caída de presión debido al paso del a través de la válvula , la viscosidad y densidad del fluído, presión y temperatura. El factor caída de presión que es causada por la fricción y la turbulencia del flujo dentro de la válvula, es de gran importancia, ya que de él dependerá en muchas ocasiones, las bases para seleccionar una válvula, considerando principalmente las pérdidas de energía que provocaría en un sistema, así como la vida útil de la válvula. En el diseño de un sistema de tuberías, en el cual las válvulas son una parte crítica, un problema importante de ingeniería es el cálculo de las pérdidas de energía debido a la resistencia del fluído para moverse a través de dicho sistema. Todas las fórmulas prácticas utilizadas en el cálculo de flujo de fluídos y pérdidas de energía son derivadas del teorema de Bernoulli, con algunas modificaciones para el conocimiento de las pérdidas resultantes de la fricción. El flujo en una tubería siempre estará acompañado por pérdidas de "superficie" ocasionadas por el contacto del fluído con la tubería, el rozamiento de unas capas del fluído con otras, o choques de las partículas de fluído entre sí.

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Para propósitos de ingeniería del flujo en las tuberías es considerado viscoso o laminar si el número de Reynolds es menor de 2000, y turbulento si el numero de Reynolds es mayor de 4000. Entre estos dos valores se encuentra una zona crítica el la cual el flujo es impredecible, ya que este puede ser laminar o turbulento o en proceso de cambio. El factor de fricción para condiciones de flujo laminar, es una función directa del numero de Reynolds, mientras que para condiciones de flujo turbulento, es también una función de la naturaleza de las paredes del tubo. La ecuación general para la caída de presión en una tubería, conocida como la fórmula de Darcy, es la siguiente: h= f LV D 2g Donde: h= Pérdida de carga debido al flujo del fluído f= Factor de fricción. L= Longitud del tubo. D= Diámetro interno del tubo. V= Velocidad del fluído g = Aceleración de la gravedad. El valor "h" es obtenido en longitud del líquido. Muchos autores consideran a éstas pérdidas como "primarias", y "secundarias" a las pérdidas de forma, que tiene lugar en las transiciones, válvulas, conexiones y toda clase de accesorios de tubería. Estas pérdidas secundarias son afectadas por las mismas variables como en el caso de las pérdidas primarias a través de una tubería recta. Por lo tanto es posible expresar la resistencia de válvulas como un equivalente de un tramo recto de tubería que ocasionaría esa resistencia, y la caída de presión aproximada para las condiciones actuales del flujo, puede ser calculado usando las fórmulas desarrolladas para la determinación de la caída de presión a través de un tubo recto. Datos experimentales han mostrado que la caída de presión a través de una válvula puede ser expresada por la siguiente ecuación: h=k V2 2g Donde (k) es el coeficiente de resistencia. Haciendo una combinación con la ecuación de Darcy, se tiene que: h= k V2 = h = fL V 2 2g D 2g La caída de presión de una válvula puede ser convertida a una longitud equivalente de trazo recto. Teóricamente el coeficiente de resistencia (k) sería una constante para todos los tamaños de un diseño dado de válvula si todos los tamaños fueran geométricamente similares. Pero ya que el diseño de las válvulas es dictado por economías de manufactura, esfuerzos estructurales, estándares y otras consideraciones, la geometría similar es difícil de llevar a cabo. Numerosas pruebas han sido ejecutadas por los fabricantes de válvulas, universidades y otros, con el fin de determinar el coeficiente "k". Se puede decir que el coeficiente de

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resistencia (k) para un tipo dado de válvula, tiende a variar con el tamaño, como el factor de fricción (f) para tubo recto y que la longitud equivalente tiende hacia una constante para los varios tamaños de líneas de válvulas dadas. Usualmente los tipos de resistencia de válvulas son expresados en long. equivalente de tubería de acero cédula 40 y son proporcionados por los fabricantes de válvulas para los diferentes tipos de válvulas y condiciones de servicios. Como se dijo anteriormente las pérdidas de un sistema están compuestas por las pérdidas primarias originadas en tubería recta y por las perdidas originadas por diferentes tipos de accidentes que pudieran estar en ese sistema. 3.1.3 VÁLVULAS DE COMPUERTA OBJETIVO.- Obturar o permitir el flujo. Las válvulas de compuerta efectúan el cierre o la apertura mediante un elemento móvil que se desliza en plano paralelo a los asientos de la válvula, corriendo el flujo transversalmente. Este tipo de válvulas está compuesto principalmente de las siguientes partes: CUERPO.- Parte de la válvula por donde ocurrirá el flujo del fluído. COMPUERTA.- elemento mediante el cual se obtiene el cierre o la apertura del conducto interno del cuerpo, para permitir u obturar el paso del fluído. VÁSTAGO.El movimiento ascendente o descendente de la compuerta, que nos permite abrir o cerrar la válvula, es logrado por este componente. BONETE O CASQUETE.- Es el componente de la válvula mediante el cual se cierra el sistema del recipiente. ASIENTOS DEL CUERPO.- Partes de la válvula en donde la compuerta se alojará cuando ésta esté en posición cerrada. Otras partes componentes de la válvula se pueden apreciar en la siguiente figura: Figura 3.1: Válvula de Compuerta ( Bonete Bridado, Vástago elevadizo).

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Las válvulas de compuerta tienen grandes variantes en cuanto al diseño de los elementos que la componen, cada una de ellas obedece a las condiciones en que se puede estar trabajando. Las principales variantes que se pueden encontrar son: Compuerta: Como se ha dicho, ésta parte es la que realiza el cierre contra los anillos del asiento, el material del área que realiza el sello puede ser especial, y para lograr éste existen dos tipos de fabricación; compuerta totalmente hecha del material requerido y compuerta hecha del mismo material que el cuerpo, pero recubierta del material requerido. En este último caso, el material que se utiliza para el recubrimiento puede unirse a la compuerta por medio de rosca o de soldadura. Por otro lado, la compuerta puede tener las siguientes variables: 1.- Compuerta cuña sólida. 2.- Compuerta cuña flexible. 3.- Compuerta cuña dividida. 4.- Compuerta caras paralelas. 5.- Compuerta caras paralelas tipo expansión. Las compuertas tipo cuña sólida, flexible y dividida, son empleadas en válvulas que tienen los asientos del cuerpo inclinados, mientras que los restantes tipos se utilizan en válvulas que tienen los asientos del cuerpo paralelos. Una característica importante en las válvulas de compuerta es su mínima obstrucción al paso de un fluído, por lo tanto causa una turbulencia mínima y una correspondiente baja caída de presión. Cuando la válvula está completamente abierta, la compuerta permanece fuera de la línea de flujo, proporcionando un paso recto del fluído a través de la válvula. A éste paso recto se le denomina también paso "completo". Cabe mencionar que existe una variante en cuanto al paso del fluído a través de la válvula y es la que proporciona el paso "completo o continuo". Los dos últimos tipos de compuerta mencionados anteriormente, pueden tener en un punto de la misma, un orificio de las mismas dimensiones a las del diámetro interior del cuerpo, por lo que en una determinada posición de la compuerta, el orificio de la misma quedara comunicado con los conductos del cuerpo, de tal manera que se obtendrá dimensionalmente un tramo recto del tubo. A este tipo de compuertas se les denomina de paso completo o contínuo y son usadas principalmente en líneas donde se requiere el paso de instrumentos de limpieza, como en el caso de oleoductos, gasoductos, etc. Por lo que respecta a las principales características de aplicación que presentan los diferentes tipos de compuerta, se tiene: 1.- Compuerta cuña sólida: Utilizada para trabajos pesados, presiones y temperaturas altas, puede ser usada para trabajar con cualquier fluído. Este tipo de compuerta puede ser instalada en cualquier posición. 2.- Compuerta cuña flexible: Especialmente para ser utilizada en sistemas donde pueden ocurrir cambios térmicos. Las expansiones y contracciones térmicas son aceptadas por su flexibilidad. Es usada también para servicios de vapor en donde se pudieran tener grandes traqueteos. Este tipo de compuerta puede ser usada en cualquier posición.

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3.- Compuerta cuña dividida: En éste tipo de compuerta, ésta es libre de ajustarse por sí misma a las superficies de los asientos. Si una parte de la compuerta estuviera fuera del alíneamiento, causado por una materia extraña, localizada entre el disco y los asientos, la compuerta se ajustaría perfectamente. Fluídos corrosivos, gases no condensables y cualquier fluído, son fácilmente manejables por éste tipo de compuerta. Este tipo de compuerta deberá ser utilizada en posición vertical únicamente. 4.- Compuerta caras paralelas: Utilizadas principalmente en válvulas de gran tamaño. La presión del flujo contra una de las paredes de la compuerta, ayuda a tener un mejor cierre de la válvula. Este tipo de compuerta puede ser de paso completo o continuado. Puede ser instalada en cualquier posición. 5.-Compuerta caras paralelas tipo expansión: Este tipo consiste en dos discos que son forzados a apartarse contra los asientos paralelos del cuerpo de válvula, en el punto de cierre por un sistema de expansión. Esta provee un cierre perfecto, sin ayuda de la presión del fluído. Por la forma de ensamble de la compuerta los desalíneamientos de los asientos o las contracciones longitudinales del cuerpo de la válvula, son compensados automáticamente. Este tipo de compuerta se deberá instalar en posición vertical. Cabe mencionar que todos éstos tipos de compuertas son guiados en su ascenso o descenso, por unas aristas que se encuentran en el interior del cuerpo de la válvula. Figura 3.2: Algunos tipos de compuertas

VÁSTAGO Entre las variaciones de tipos de vástagos para utilizar en éste tipo de válvulas, se tiene: 1.- Vástago saliente-tornillo interior 2.- Vástago saliente-tornillo exterior y yugo 3.- Vástago fijo-tornillo interior 4.- Vástago de apertura rápida Las principales características y aplicaciones de éstos tipos de vástagos son: 1.- Vástago saliente-tornillo interior: La rosca del vástago actúa contra la rosca de un buje situado en el interior del bonete. El vástago y el volante ascienden al abriese la válvula. Este tipo de vástago tiene la ventaja de que la posición del

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mismo , nos indica la posición de la compuerta. Este vástago se utiliza por lo general en válvulas de pequeño diámetro. Tiene la desventaja de no poder ser utilizado cuando se manejan fluídos con sólidos en suspensión, fluídos corrosivos y altas temperaturas. No es recomendable utilizarlo en lugares donde se tiene poco espacio y en lugares donde se pudiera golpear. 2.- Vástago saliente-tornillo exterior y yugo: La rosca del vástago opera contra un buje situado en el yugo arriba del bonete de la válvula. Existen dos variaciones en éste tipo: a) el volante esta fijo al vástago y sube y baja con el mismo. b) El vástago se mueve verticalmente a través del volante fijo. Debido a que las roscas del vástago no entran en contacto con el fluído que pasa por al válvula, el vástago no está sometido a corrosión, erosión, ni resulta afectado por sedimentación e incrustaciones. Por otro lado, la posición del vástago nos indica la posición de la compuerta. Puede trabajarse a altas temperaturas y presiones. No es recomendable en lugares donde se tenga poco espacio, en lugares donde se pudiera golpear y en lugares donde la atmósfera sea corrosiva. Ninguno de los dos tipos de vástagos mencionados, son recomendados para instalaciones subterráneas. 3.- Vástago fijo-tornillo interior: En éste tipo, el vástago gira en el bonete y su rosca actúa dentro de la compuerta, haciéndola subir y bajar. Este vástago, tiene menor costo que los anteriores, la operación del volante puede hacerse en espacio reducido, y es recomendado para usarse en servicios subterráneos, utilizando para tal efecto, postes indicadores. Puede ser utilizado en atmósferas corrosivas. No es recomendable utilizarlo con fluídos en suspensión, fluídos corrosivos y altas temperaturas. 4.- Vástago de apertura rápida.- En este tipo, el vástago es liso y va conectado a una palanca en vez de a un volante, consiguiéndose con ésto, una apertura y un cierre instantáneo. No es recomendable para utilizarlo en sistemas en donde pudiera existir el golpe de ariete. Figura 3.3: Variaciones en el mecanismo del vástago en las válvulas de compuerta.

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BONETE A continuación se describen los bonetes de uso más común, que proporcionan al cuerpo de la válvula una conexión a prueba de fugas: 1.- Bonete Roscado: Existen dos tipos de bonetes roscados: a) bonete con rosca interna, b) bonete con rosca externa. Estos tipos de bonetes son los más simples y los más económicos de los diseños. Se utilizan específicamente para válvulas pequeñas. Es recomendado para trabajar en bajas presiones y temperaturas. Tienen un mantenimiento sencillo, las válvulas que utilizan este tipo de bonete. No deberá ser utilizado en lugares donde se tengan fuertes vibraciones. 2.- Bonete roscado con tuerca unión: Este tipo de bonete permite desmontar con frecuencia el cuerpo de la válvula, sin dañar las superficies de contacto. Proporciona rigidez y solidez al cuerpo para soportar presiones internas y distorsiones. 3.- Bonete bridado: Es de tipo mas fuerte y más pesado que los demás. Es el mas adecuado para trabajar presiones y temperaturas elevadas. Generalmente es empleado en válvulas de gran tamaño. 4.- Bonete tipo U.- Puede desmontarse con solamente aflojar dos tuercas. Se usa cuando es necesaria la frecuencia de inspección y limpieza de las partes interiores de la válvula. Por lo tanto es recomendable cuando se están trabajando fluídos en suspensión. Figura 3.4: Variaciones en el bonete en válvulas de compuerta.

ASIENTOS DEL CUERPO Los asientos de una válvula de compuerta pueden fabricarse como parte integral del cuerpo, como anillos roscados, como anillos soldados o colocados a presión. Dichos anillos, en ocasiones están provistos con insertos con materiales no metálicos. Cuando los anillos son integrales al cuerpo de la válvula, éstos son del mismo material que el cuerpo, en tanto que los otros tipos permiten variaciones y pueden fabricarse en materiales diferentes que el cuerpo, con michas ventajas,

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sobre todo para servicios corrosivos. El asiento roscado es considerado reemplazable, aun en la misma instalación, esta ventaja es considerable, ya que no es necesario cambiar toda la válvula si el asiento esta dañado. RECOMENDACIONES DE SERVICIO Este tipo de válvula ha sido diseñada para permitir el flujo de un fluído en línea recta, con una mínima caída de presión. Se debe utilizar totalmente abierta o totalmente cerrada. No son recomendadas para estrangulación, ya que dejando la válvula parcialmente abierta, la velocidad del fluído actuando contra la compuerta parcialmente abierta, causa erosión, dañando la compuerta y los asientos del cuerpo. Puede utilizarse para manejar cualquier fluído y en donde la operación sea poco frecuente. TAMAÑO NOMINAL: Desde 0.32 cm. - (1/8") hasta 274 cm.- (108") RANGOS DE TEMPERATURA: Desde -184 ºC (-300 ºF) hasta 970 ºC (1800 ºF) RANGOS DE PRESIÓN: Desde vacío hasta 680 kg./cm2. (10,000 lb./pulg 2.) 3.1.4 VÁLVULAS DE GLOBO OBJETIVO.- Obturación, paso y regulación de flujo. Las válvulas de globo efectúan el cierre o la apertura mediante un elemento móvil que se acerca o se aleja del asiento de la válvula en la misma dirección del flujo. La característica más importante de este tipo de válvulas es su eficiente estrangulamiento, con mínima erosión en los asientos y el disco. Como el disco es paralelo a la línea de flujo, la válvula de globo no se recomienda cuando la resistencia al flujo y la caída de presión resultan indeseables, ésto se debe a que el disco de la válvula es tal, que cambia la dirección del flujo, causando turbulencia y por lo tanto caída de presión dentro de ella. Las válvulas de globo provocan una caída de presión mayor que cualquiera de los tipos de válvulas comúnmente usadas. El desgaste de vástago y bonete se disminuye porque el viaje del disco es muy corto y se necesita pocas vueltas para abrir o cerrar. Las partes que componen a este tipo de válvulas son iguales a las de la compuerta, a excepción del elemento que permite el cierre o la apertura, y a que en este tipo de válvulas, el cuerpo tendrá solamente un asiento. Figura 3.5: Válvula de globo ( bonete bridado y vástago elevadizo.)

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Las variantes de éste tipo de válvulas son principalmente en cuanto al diseño de la forma exterior de la válvula, ya que aunque el sistema de control es el mismo, se tienen varios tipos de válvulas de globo para usos determinados. Estas variantes son: 1.- Válvulas de globo propiamente. 2.- Válvulas de aguja 3.- Válvulas de ángulo 4.- Válvulas de tipo "Y" En cuando a las variantes de diseño de los elementos que componen a la válvula de globo, se tienen principalmente en el elemento que nos proporciona el cierre y la apertura. Las válvulas de globo existen en una gran variedad de discos y asientos, las alteraciones en discos y asientos provienen de las diferentes características del flujo que se maneje. Se puede mencionar tres tipos básicos de disco, estos son: a) Disco compuesto, b) Disco metálico, c) Disco tipo tapón. a) Disco Compuesto: Este disco hace contacto con la superficie de asiento plana y metálica. El disco consiste en un portadisco metálico y el disco propiamente esta construído de algún material no metálico. Este tipo de disco no es recomendable para servicios de estrangulamiento, pero proporciona un cierre positivo para gases o aire. Protege al asiento de los daños que causan las rebabas o escamas, y es fácil y económicamente reemplazable. b) Disco Metálico: Este disco provee una línea de contacto entre un asiento cónico con una superficie de asiento cónica y esférica. Cuando la manufactura de disco y asiento se usan los materiales apropiados y la línea de contacto se mantiene libre de depósitos, asiento y disco conforman su propia superficie de cierre. Este tipo de disco no se recomienda para servicio estricto de estrangulamiento, pero provee un cierre positivo para aire y gas. Figura 3.6: Diferentes tipos de disco en válvulas de globo.

a) Discos compuestos

b) Discos tapón

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c) Discos tipo tapón: El disco tipo tapón proporciona el mejor servicio de estrangulamiento debido a su configuración, presenta también la máxima resistencia al ludimiento y erosión. Se fabrica en una variedad de configuraciones especificas, pero generalmente tienen la de un tapón mas o menos largo, cada variación depende de la aplicación específica, aunque conserva las características fundamentales. Estos tipos son: 1.- Tipo tapón de igual porcentaje: Como su nombre lo indica, es usado para un porcentaje de flujo característico del diseño de la válvula, o sea, a iguales incrementos de apertura de la válvula, igual porcentaje de incrementos en flujo. 2.- Tipo tapón de flujo líneal: Usado para el característico flujo líneal con una alta caída de presión. 3.- Tipo tapón con ranura en “V”: Provee flujo líneal con media y baja caída de presión. 4.- Tipo tapón semicónico: Este tipo de disco nos proporciona una buena regulación de flujo, cierre hermético, control de gases o líquidos, no lo dañan los fluídos con sólidos en suspensión pero no proporciona flujo contínuo debido a su alta caída de presión. Figura 3.7: Diferentes tipos de cierre con tapones.

5.- Tipo tapón aguja: esta variante del elemento ha ocasionado otra variante en cuanto a la forma de la válvula, por lo que se considera un tipo especifico de válvula llamada “válvula de aguja”. El cierre se hace entre un disco duro ( tapón tipo aguja ) y un asiento suave. El disco es en sí una pieza con el vástago. La diferencia de durezas nos proporcionara siempre un cierre hermético, ya que

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conforme el asiento conforme se desgaste, toma al cerrar la válvula, la forma del disco. La válvula de aguja esta diseñada para su aplicación en líneas auxiliares de muestreo o medición, donde se tienen presiones desde unos pocos kg./cm. hasta varios cientos, es una válvula sumamente compacta, pero robusta y de bajo precio. Es capaz de funcionar satisfactoriamente tanto en los casos de válvulas para aperturas o cierre, como en donde se requiere una muy buena regulación del fluído. La alta caída de presión que proporciona el diseño de tipo del tapón, la hace prácticamente igual a la válvula de globo diferenciándose fundamentalmente en el que el paso es notablemente mas reducido, lo que da una caída de presión mayor y el ángulo de cierre es mas agudo, lo cual mejora considerablemente las propiedades de regulación fina que distingue a esta válvula. Figura 3.8: Válvulas con Tapón Aguja.

VÁLVULA DE ÁNGULO: La válvula de ángulo es utilizada para los mismos servicios y objetivos de las válvulas de globo, únicamente que el flujo es cambiado 90º de dirección. El uso de una válvula de ángulo elimina por lo tanto el uso de un codo y conexiones extras en la línea. VÁLVULA TIPO “Y”: El diseño de la válvula, es una modificación de la válvula de globo pero con rasgos de válvula de compuerta. Esta válvula ofrece mas o menos un paso recto del flujo como si fuese una compuerta y ofrece una regulación al flujo como una válvula de globo. Todas las variantes en cuando al diseño del disco y los asientos en la válvula de globo son aplicables a este tipo de diseño. En general, cualquier especificación establecida para una válvula de globo puede ser utilizada para el tipo Y, a excepción de la caída de presión la cual es mas baja en la válvula tipo Y.

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Figura 3.9: Válvulas de globo tipo ángulo y globo.

Por lo que respecta a otras variantes de diseño, en cuanto a los elementos que componen la válvula de globo, se dijo anteriormente que son similares a los de las válvulas de compuerta, excepto el elemento regulador, por lo que cabe mencionar que debido al diseño de éste, la utilización del vástago fijo rosca interior no es posible. Por otro lado, cuando se esta trabajando fluído altamente corrosivos o con sólidos en suspensión el vástago de la válvula principalmente de los tipos standard y Y, puede ser protegido utilizando para tal efecto un protector de diafragma, que lo aísla de estar en contacto directo con el fluído.

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RECOMENDACIONES DE SERVICIO Este tipo de válvulas han sido diseñadas para permitir un servicio de estrangulación en el paso de un fluído, así como obturar o permitir el paso del mismo. Son convenientes para utilizarlas en operaciones frecuentes. Debido al viaje corto del disco en este tipo de válvulas, el tiempo de operación es mínimo. Estas válvulas pueden aplicarse cuando pueden tolerase grandes resistencias en la línea. TAMAÑOS NOMINALES: Desde 0.32 cm. - (1/8") hasta 60.95 cm.- (24”) Globos, “Y” y ángulos Desde 0.32 cm. – (1/8”) hasta 5.08 cm. – ( 2”) Agujas RANGOS DE TEMPERATURA: Desde -184 ºC (-300 ºF) hasta 830 ºC (1500 ºF) Globos, “Y” y ángulos Desde –40 ºC (-40 ºF) hasta 260 ºC (500 ºF) Agujas RANGOS DE PRESIÓN: Desde vacío hasta 340 kg./cm2. (5,000 lb./pulg 2.) Globos, ¨Y¨y ángulos Desde vacío hasta 680 kg./cm2.(10,000 lb./pulg 2.) Aguja 3.1.5

VÁLVULAS MACHO Objetivo: Obturar y permitir el paso de un fluído. El macho con conducto en forma de diamante permite además estrangular el flujo. Los machos de varias vías pueden permitir el cambio de dirección de un flujo. Las válvulas tipo macho se caracterizan porque el corte o cambio de dirección de flujo se efectúa mediante un elemento móvil, con uno o varios conductos y que gira sobre su eje de manera que en determinadas posiciones, estos conductos queden comunicados o incomunicados con los conductos del cuerpo de la válvula. Figura 3.10: Válvula tipo Macho.

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Este tipo de válvulas esta compuesto principalmente de las siguientes partes: CUERPO: Es la parte de a l válvula que contiene el tapón o macho y los conductos de paso del fluído. MACHO: Es el elemento que nos proporcionara el cierre o la apertura. EMPAQUETADURA: Es el componente de la válvula mediante el cual completamos el sistema a presión. Esta diseñado para afinarse al tapón. ELEMENTO ELÁSTICO: Esta constituido por una o varias piezas cuya función principal es la de actuar como resorte que empuje al tapón o macho hacia su asiento en el cuerpo de la válvula. VÁSTAGO: Es el componente de la válvula mediante el cual logramos el giro del tapón o macho. La válvula de tapón o macho es quizá, en su principio básico, una de las más antiguas; su historia se remonta a los Fenicios que produjeron las válvulas para los toneles de vino. En la actualidad el desarrollo de este tipo de válvula ha dado como consecuencia grandes variantes en cuanto al diseño de los elementos principales que componen la válvula. Las ventajas que presentan sobre otros tipos de válvulas han incrementado su utilización enormemente, ya que se cuenta con una válvula compuesta de pocas partes, compacta y de operación sencilla. Por la forma en que el elemento realiza el sello con el cuerpo, este tipo de válvulas puede ser NO LUBRICADA Y LUBRICADA. MACHOS NO LUBRICADOS: Estos machos logran su hermeticidad y el vencimiento de la fricción para operarse, ya sea por medio de una leva que levanta el tapón al comenzar a girar y que lo dejan caer nuevamente sobre el cuerpo al terminar el giro, o mediante asientos de material resilente. MACHOS LUBRICADOS: Los machos lubricados dependen para su hermeticidad y operación d el uso de un lubricante, el cual forma una película muy delgada entre el cuerpo del tapón impidiendo el paso del fluído entre estas partes de la válvula cuando se encuentran en posición cerrada, así mismo, el uso de lubricante permite que el giro del tapón sea en forma suave y libre. Dentro de las principales variantes que se tienen en este tipo de válvula, aparte de las mencionadas anteriormente, se encuentran en la forma del tapón, así como en la forma del orificio del mismo. Por la forma del tapón o macho, este puede ser de tres tipos: 1.- MACHO O TAPÓN CILÍNDRICO 2.- MACHO O TAPÓN CÓNICO 3.- MACHO O TAPÓN ESFÉRICO MACHO O TAPÓN CILÍNDRICO Este tipo de macho puede ser lubricado y no lubricado y es a primera vista el diseño más simple en cuando a construcción pero su costo aumenta porque necesita un ajuste muy preciso entre el tapón y su asiento, por lo que su uso no es muy popular, adicionalmente no es fácil hacerlo autoajustable. El tipo macho cilíndrico es montado entre asientos de elastómero, básicamente teflón, los cuales son durables e inertes a reaccionar con la mayoría de los compuestos químicos

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logrando con esto en un bajo coeficiente de fricción al girar el tapón con el objeto de cerrar o abrir la válvula. En cuanto a las variantes en el orificio de este tipo de macho se tienen: a) circular b) rectangular c) rómbico Figura 3.11: Diferentes tipos de orificios en válvulas tipo macho.

Orificio circular: Este tipo de orificio es la solución para hacer que la válvula sea de paso completo y continuado pero requiere un aumento en el tamaño del tapón, por lo que encarece su construcción. Es utilizado regularmente con el diámetro menor que el diámetro interno de los conductos de la válvula, ocasionando con esto una ligera caída de presión. Orificio rectangular: Es el orificio mas empleado en la solución económica en este tipo de tapón, obviamente puede hacerse de paso completo, abatiendo con esto un poco la caída de presión. Una variante sobre este tipo de orificio es la forma oval. Orificio rómbico: Este tipo de orificio mejora las condiciones para regular el flujo de un fluído, pero encarece el precio de la válvula y por lo mismo, su aplicación debe ser cuidadosamente seleccionada. MACHO O TAPÓN CÓNICO Este tapón tiene generalmente una conicidad de 9 grados, dicha conicidad está adentro del rango de los conos fijadores, es decir, que de actuar un mental contra otro, se pegan, no permitiendo el giro. Para que el tapón gire, se requiere que exista una película de lubricante entre las superficies de contacto que las separe, o bien un aditamento que haga subir el cono cuando este gire y no se

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forcen las superficies de contacto. Existe también en este tipo de machos una aplicación de los conductos mencionados anteriormente, o sea, el lubricante en este caso cumplirá dos funciones, levantará ligeramente el tapón separándolo del cuerpo y proporcionara una película delgada entre el cuerpo y el tapón. En machos cónicos, este último sistema es el mas empleado, y está basado fundamentalmente en el principio de Pascal. Este principio fue aplicado a la válvula macho para levantar el tapón y permitir girarlo. Se usa con fluído de transmisión el lubricante y como émbolo el tornillo inyector o alimentador de lubricante colocado en el vástago del tapón. La erosión es transmitida a través de las ranuras del tapón hasta la cavidad del cuerpo situado en el extremo de menor diámetro del tapón. Esta cavidad al llenarse de lubricante actúa como un embolo, multiplicando la fuerza de empuje y levantando el tapón de su asiento, para facilitar su giro. Cabe mencionar que la posición del cono puede ser estándar e invertida, según consideraciones de los fabricantes. En cuanto a las variantes en el orificio de este tipo de macho, se encuentran con las mismas que en el macho cilíndrico. La utilización del orificio circular en el tapón cónico, requiere un aumento considerable en sus dimensiones, por lo que se encarece la fabricación de este tipo de macho con ese orificio. El orificio rectangular es el mas empleado en este tipo de macho, así como el orificio en forma oval. La forma rómbica del orificio en este tipo de macho es también posible, pero trae como consecuencia el encarecimiento de la válvula. MACHO O TAPÓN ESFÉRICO (VÁLVULA DE BOLA).Básicamente este tipo de macho es un diseño modificado de los tipos de macho no lubricados, una bola perfectamente pulida con un orificio que la atraviesa, es utilizada en vez de los tapones cilíndricos o cónicos. Este tipo de válvula fue desarrollado a partir de la II Guerra Mundial, para resolver el problema de cerrar herméticamente el paso de los gases en sistemas de propulsión para cohetes, requiriéndose un peso mínimo y una operación rápida. La bola, es montada sobre asientos resilentes que le proporcionan facilidad de giro y al mismo tiempo un sello hermético. Por el diseño de la bola y a diferencia de los otros tipos, esta puede ser autoajustable a medida de que se gastan los asientos. En cuanto a los asientos resilentes, existe una ligera variante y son aquellos asientos que contienen en su interior un arillo de metal, en caso de destrucción de material resilente, ya sea por fuego, el arillo metálico servirá como asiento para evitar fugas. Este tipo de asientos es utilizado principalmente en válvulas que manejan fluídos inflamables o peligrosos en los cuales no se toleran fugas en caso de incendio. La construcción de este tipo de macho es más sencilla y barata en tamaños pequeños que los otros tipos de machos.

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Figura 3.12: Válvula de bola.

Por lo que respecta a las variantes en el orificio, estas pueden ser circular, rectangular u oval y rómbica al igual que en los casos anteriores. El orificio circular es el mas utilizado en este tipo de válvulas, puede ser de paso completo y continuado, pero con el consiguiente encarecimiento de la válvula. El orificio rectangular es raramente utilizado en las válvulas de bola, ya que se requiere un gran tamaño en el tapón. El orificio en forma rómbica está bajo las mismas condiciones de aplicación que en los tipos de macho cilíndrico y cónico. Se ha hablado de las diferentes formas de macho o tapón en este tipo de válvula, las cuales pueden ser según sea el caso de machos lubricados y machos no lubricados, por lo que es conveniente citar las ventajas y desventajas que presentan estos dos tipos de sistemas con los cuales se logra el cierre hermético y operación de la válvula. Los materiales mas comunes para los asientos de las válvulas de bola son TFE, Nylon, Buna N, Neopreno, aunque su uso está limitado por las temperaturas, se han producido asientos de grafito para temperaturas hasta de 1000' F. Los cuerpos de las válvulas se fabrican con una serie de materiales como el hierro, hierro dúctil, bronce, aluminio, acero al carbón, acero inoxidable, latón, titanio, y muchas aleaciones resistentes a la corrosión y al desgaste erosivo. Los diámetros de fabricación varían normalmente de 1/4" a 36" de diámetro. Los extremos del cuerpo suelen ser biselados para soldarse a la tuberías, con bridas o roscados. El proceso de fabricación es mediante acero forjado, que ofrece mejores propiedades de tensión, mejor ductilidad, mayores valores de impacto que las fundiciones, las inclusiones de arena y porosidades que son comunes en las fundiciones se evitan con la forja. Las válvulas de bola son compactas y pesan bastante menos que las de compuerta; por ello se utilizan en espacios reducidos, son las válvulas estándar en la mayor parte de las plataformas petroleras fuera de la costa y cada vez se emplean más en refinerías de petróleo y en plantas de procesos químicos. Ventajas: Tienen pocas piezas y son de fácil operación. El flujo en la tubería no tiene interrupción y la válvula aumenta muy poco la caída de presión en el

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sistema. Son válvulas resistentes a la constante operación. Desventajas: La dimensión total de cara a cara es mayor que en casi todos los demás tipos de válvulas y requieren más espacio en el sistema de tuberías. Se puede arrastrar el lubricante de la cara del macho y contaminar la corriente del proceso. Figura 3.13: Válvulas de Bola usadas en instalaciones petroleras

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MACHO O TAPÓN LUBRICADO Operación de apertura y cierre, suave y rápido. Cierre hermético. La acción de corte del tapón no permite que se encuentren materias extrañas entre el cuerpo y el tapón. La válvula deberá ser correctamente lubricada conforme las recomendaciones del fabricante basándose en los ciclos de apertura y cierre a que estará sometida la válvula. La correcta selección del lubricante es extremadamente importante para lograr el perfecto funcionamiento de la válvula. Se deberá escoger un lubricante que no reaccione con el fluído a manejar a la temperatura de operación, para tener siempre lubricado el sistema y por otro lado para no contaminar el fluído que se maneja. Todos los fabricantes de válvulas machos lubricados han desarrollado una serie de lubricantes con capacidad de manejo de una gran variedad de fluídos y a diferentes condiciones de temperatura. Las recomendaciones de los fabricantes deberán ser seguidas correctamente para lograr un mejor servicio de la válvula. MACHO O TAPÓN NO LUBRICADO: Proveen también un buen cierre hermético y una operación rápida. Los fluídos manejados no están sujetos a contaminación alguna. Este tipo de válvulas esta limitado para servicios de altas temperaturas debido a la capacidad principalmente de los asientos resilentes para trabajar a altas temperaturas así como de los recubrimientos que pudiera tener el tapón. Al no usar lubricante, el mantenimiento de este tipo de válvulas es mas bajo que en las lubricadas. Como comparación, las válvulas macho no lubricadas son un poco mas caras que las válvulas de compuerta. Como se dijo anteriormente, las variantes que se tienen en el diseño de las válvulas macho son debidas principalmente a consideraciones que hacen los fabricantes por lo que deben mencionar que aparte de las variantes que existen en el elemento como en orificio, hay variantes en cuanto a la forma del cuerpo y que son debidas principalmente a la forma del tapón como del orificio. Las válvulas macho o tapón en todas sus variantes, permiten debido al diseño del elemento que proporciona el cierre o apertura, que este contenga mas orificios o más vías de comunicación con los conductos de una válvula y que a su vez esta pueda tener mas de dos conexiones a un sistema de tuberías, esto quiere decir que la válvula macho puede ser como una variante en cuanto a su diseño, una válvula de pasos múltiples que nos podrá servir para dirigir o cerrar el flujo de una tubería a una o mas tuberías. Esta característica hace de esta válvula un elemento valioso para el diseño de un sistema de tuberías y la cual se puede utilizar para sustituir económicamente a dos o más válvulas que nada mas funcionan entre dos tuberías. Esto se aprecia mas claramente con las siguientes figuras.

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Figura 3.14: Diferentes configuraciones en la aplicación de válvulas tipo macho

Para permitir el cambio de dirección de un flujo, se cuentan con varios arreglos en cuanto al cuerpo de la válvula como a los orificios del tapón, estos son: a) cuerpo de dos vías y tapón de dos vías b) cuerpo de tres o cuatro vías y tapón de dos vías c) cuerpo de tres o cuatro vías y tapón de tres vías d) cuerpo de cuatro vías y tapón de cuatro vías La disposición de flujo y la forma de los arreglos se mostraron en las anteriores figuras.

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RECOMENDACIONES DE SERVICIO Este tipo de válvulas se deberán utilizar para obturar o permitir el flujo de un fluído. El macho con orificio en forma de diamante o rómbica permite además regular el flujo. Los machos de varias vías permiten cambiar la dirección de un fluído. Este tipo de válvula es de tamaño compacto en comparación con las otras válvulas descritas anteriormente. Su operación es rápida ya que para su apertura no requiere de giros de mas de 90º. Pueden manejar cualquier fluído y se pueden utilizar en operaciones frecuentes. Presentan muy poca resistencia al paso del fluído sobre todo los machos de paso completo, y menos aun los de paso completo y continuado. Debido a la simplicidad de construcción su mantenimiento es sencillo, sobre todo en las válvulas de bola. Pero deberá de cuidarse este cuando se trate de machos lubricados, ya que de la lubricación dependerá el buen funcionamiento de la válvula. TAMAÑOS NOMINALES: Desde 0.64 cm. - (1/4") hasta 91.44 cm.- (36") RANGOS DE TEMPERATURA: Desde -46 ºC (-50 ºF) hasta 300 ºC (572 ºF) RANGOS DE PRESIÓN: Desde vacío hasta 680 kg./cm2. (10,000 lb./pulg 2.) 3.1.6 VÁLVULAS DE MARIPOSA OBJETIVO: Obturar, permitir o regular el paso de un fluído. Las válvulas de mariposa se caracterizan porque el cierre o la apertura se efectúa mediante un eje aletado giratorio cuya forma es igual al contorno interno del cuerpo de la válvula. Figura 3.15: Válvula de Mariposa.

Las válvulas de mariposa son operadas por medio de una flecha que acciona el disco haciéndolo girar. A una acción rotatoria de un cuarto de vuelta (90º), estas válvulas abren totalmente quedando colocado el disco en una posición paralela a la línea de flujo. Para cerrar la válvula se gira el disco en sentido contrario hasta su posición inicial (0º), quedando el disco perpendicular al sentido de la línea de flujo.

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Las principales partes que constituyen a esta válvula son: CUERPO, DISCO, EJE Y ASIENTOS. Por la colocación del eje en el disco, se puede hacer la siguiente clasificación: a) Eje de giro en el plano del asiento del disco b) Eje de giro fuera del plano del asiento del disco a) Válvulas con el centro de giro en el plano del asiento del disco. Se les puede llamar también totalmente simétricas con respecto al eje de giro. Fue la primera forma de la válvula de mariposa, y la responsable que no fueran competitivas, desde el punto de vista de cierre hermético con respecto a otro tipo de válvulas ya que presentan dos puntos en la periferia del disco en los cuales es imposible hacer un efecto de cuña entre el disco y el cuerpo. Estos puntos se localizan en la parte superior e inferior del disco cuando el eje de rotación está vertical. Esta desventaja ha sido eliminada por algunos fabricantes cuando ponen en el disco un ajuste de interferencia con un asiento resistente a estos puntos muertos o bien, desplazando el eje de rotación con respecto al centro de geometría. b) Válvulas con eje de giro fuera del plano de los asientos del disco. Se les puede llamar también excéntricas. Con esta variante, sus fabricantes aseguran el sello hermético en toda la periferia del disco, poniéndola pues en ventaja del otro tipo de mariposa que sin embargo presenta características de buena hermeticidad también cuando se hacen los ajustes convenientes. Por el tipo de asientos que presentan estas válvulas, se pueden dividir en: 1.- Válvulas de mariposa con asiento metal a metal. 2.- Válvulas de mariposa con asiento resilente a metal. La cual se subdivide en: a) Asiento resilente en el cuerpo. b) Asiento resilente en el disco. 1.- Válvulas de mariposa con asiento metal a metal. En este tipo de válvulas el cuerpo debe maquinarce interiormente y dejarse pulido y perfectamente cilíndrico. En estas válvulas el disco en posición cerrada no se encuentra 90 con respecto al eje de la tubería, permitiendose que el ángulo de cierre sea entre 83 y 90. Estas válvulas nunca son 100% herméticas, lo cual es una desventaja. Se recomienda en casos en que exista el problema de excesiva cavitación por alta velocidad de fluído o cuando la temperatura de operación es extrema. Su rango de aplicación es de –180 ºC hasta 1100 ºC. 2.- Válvulas de mariposa con asiento resilente a metal. Para que una válvula de mariposa sea efectiva y pueda competir con otro tipo de válvula, se debe proveer de un cierre hermético en todos los puntos a lo largo de la periferia del disco. El único modo de hacer esto, es lograr que el disco ajuste con interferencia dentro del asiento del cuerpo. Por otro lado se requiere que el disco pueda moverse mas o menos libremente hacia adentro o hacia afuera de dicho asiento sin atascase, pero con cierto grado de agarre para asegurar un cierre hermético de donde se dedujo que alguna forma de asiento resilente era esencial para el logro de este objetivo. Así nació la válvula con asiento de hule y que fue posterior a la válvula de asientos metal a metal. De estas válvulas con asiento resilente existen dos variedades ya que dicho asiento puede estar tanto el disco como en el cuerpo. Existe una gran cantidad de combinaciones posibles entre metales y material resilente, de estos últimos los mas utilizados son: Hule natural, Neopreno, Buna-n,

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Hipalon y Teflón. Es muy importante seleccionar la combinacion de asientos resilentes y metálicos mas adecuada y más económica para un uso dado pues una falla tanto en el metal como en el material resilente hacen que la válvula no sirva como tal. Se puede decir que para este tipo de válvula los rangos de trabajo seguro son, -40 ºC a 120 ºC y vacío a 21 kg./cm2. Para tener una idea mas clara sobre la aplicación de la válvula de mariposa se citaran las ventajas y desventajas que presenta este tipo de válvula con relación a las válvulas de globo y de compuerta: a) Una válvula de compuerta o de globo tiene mas partes internas móviles que una de mariposa. Ello hace que el costo de mantenimiento sea mucho mayor para una de compuerta o globo que para una de mariposa. b) Una válvula de mariposa, por ejemplo de 36” dotada con operador de engranes requiere de 90 vueltas para cerrar mientras que una compuerta del mismo diámetro y con el mismo operador requiere de cuando menos 216 revoluciones para cerrar. O sea que en caso de una emergencia, ya sea por rotura de la línea o alguna otra causa, es más rápido cerrar una mariposa que una compuerta, por lo tanto los daños serán menores. Por consiguiente aunque no existan problemas de emergencia, el tiempo de apertura o de cierre en una válvula de mariposa es menor que en una compuerta, por lo que para algunas condiciones de un proceso dado, el factor tiempo es determinante. c) Los productos de corrosión y otros materiales sedimentarios que hay en una línea, causan mayores problemas de cierre en una compuerta que en una mariposa, debido a la configuración interna de los cuerpos y partes móviles. Este problema se agrava si la compuerta se instala horizontalmente en cambio la válvula de mariposa es autolimpiante. Por su construcción no tienen huecos en donde se puedan alojar arena o basura y el propio flujo del liquido empujara todos los sedimentos que en ella pudiesen estar alojados. d) Las válvulas de mariposa son mas livianas que las válvulas de compuerta o globo. Esto representa una gran ventaja en instalaciones aéreas o en suelos no resistentes o fangosos. e) La válvula de mariposa es menos voluminosa que una compuerta equivalente o globo. Esto representa menores costos de excavación e instalación para una válvula de mariposa. f) Las válvulas de mariposa pueden utilizase tanto para servicios de cierre como de regulación del gasto de un fluído, por lo cual reúne en una sola válvula tanto las ventajas de una compuerta como de un globo, aunque no es tan eficiente como cada una de ellas separadamente. g) En medidas de 30 pulgadas en adelante, a la válvula de mariposa se le puede cambiar el asiento resilente sin tener que sacar la válvula de la línea, no siendo así para una válvula de compuerta. Desmontar una válvula de mariposa en medidas de 24 pulgadas y menores de la línea es relativamente fácil por las razones expuestas en los incisos “c” y “f ”. Ademas el cambio de asientos resilentes no requiere maquinaria especial. En la compuerta y en el globo es el caso exactamente contrario, lo cual se traduce en

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mucho mayor costo de mantenimiento para las válvulas de compuerta y globo que la de mariposa h) La válvula de mariposa produce mayor caída de presión que una válvula de compuerta, pero menor que una válvula de globo. i) Los asientos de material resilente de las válvulas de mariposa especialmente cuando estas operan en posición de control de flujo, pueden desgastarse, erosionarse, y hasta desgarrarse debido a la fricción ocasionada por el fluído y materia solida en suspensión. Esto hace que la válvula no selle totalmente al cerrarse. Sin embargo, los continuos avances de la tecnología en la rama de los materiales resilentes, están constantemente inventando nuevos materiales con mayor resistencia a la erosión. j) Las válvulas de mariposa tienen mayores problemas de cavitación que las válvulas de compuerta y por consiguiente la velocidad de flujo que pasa por ellas es limitada. Es por eso que los fabricantes de válvulas de mariposa ofrecen siempre datos acerca de las velocidades máximas permisibles en determinados tipos y si se exceden dichos valores, los fenómenos resultantes son: ruido, vibración, erosión severa y poco control de flujo que además son constantes ya que el disco esta en el seno del fluído todo el tiempo. La válvula de compuerta solo esta sujeta a estos efectos dañinos el tiempo en que tarda la compuerta en abrir o cerrar totalmente, por que la velocidad permisible para una compuerta es mucho mayor. En conclusión, la válvula de mariposa debido a capacidad de control, menor costo de adquisición, menor paso y menor espacio de instalación necesaria, tiene mas ventajas que las válvulas de compuerta y globo a bajas presiones y tamaños grandes. RECOMENDACIONES DE SERVICIO. Este tipo de válvula puede utilizarse para obturar, permitir o regular el paso de un fluído. Presentan poca resistencia al paso del fluído un poco mayor que en las válvulas de compuerta pero menor que en las válvulas de globo. Pueden manejar cualquier fluído, especialmente lodos, así como líquidos con sólidos en suspensión. Puede utilizarse para operaciones frecuentes. Debido a la simplicidad en su construcción, su mantenimiento es sencillo, así como su manejo. Como característica principal, presenta un menor espacio de instalación necesaria, un menor peso y un menor costo de adquisición para un tamaño dado de válvula. A bajas presiones y tamaños grandes, tienen mas ventajas que las válvulas de compuerta y de globo. TAMAÑO NOMINAL: Desde 0.64 cm. - (1/4") hasta 508 cm.- (200") RANGOS DE TEMPERATURA: Desde temp. Criog. hasta 1100 ºC (2012 ºF) RANGOS DE PRESIÓN: Desde vacío hasta 115 kg./cm2. (1,700 lb./pulg 2.)

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Figura 3.16: Diferentes tipos de válvulas mariposa

3.1.7 VÁLVULAS DE DIAFRAGMA OBJETIVO: Obturar, permitir o regular el paso de un fluído. Las válvulas de diafragma se caracterizan, porque la regulación del flujo se efectúa mediante una membrana deformable, que al ser presionada corta el flujo transversalmente. Las válvulas de diafragma están constituidas principalmente por cuatro elementos, que son; Cuerpo, Diafragma, Bonete y Vástago. El diafragma flexible separa el cuerpo del bonete, y por medio del vástago, dicho diafragma se eleva para permitir el paso del fluído y se baja para impedirlo.

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Figura 3.17: Válvula de Diafragma

El mecanismo de operación de una válvula de diafragma no es expuesto al paso de un fluído. Materiales fibrosos o lodosos no pueden entrar al bonete e interferir con el mecanismo. Muchos fluídos que pudieran estorbar, corroer o pegarse en las partes de trabajo de otros tipos de válvulas, pasaran a través de la válvula de diafragma sin causar problemas. Por lo tanto, este tipo de válvulas es particularmente apropiada para el manejo de fluídos corrosivos, viscosos, material lodoso, alimentos, fármacos y otros productos en los cuales es requerida una alta pureza y que estén libres de contaminación. Por otro lado, la válvula de diafragma elimina los empaques, uno de los mayores problemas de mantenimiento de las válvulas en general. Debido a que el diafragma es elástico, éste acojinará aun con polvos o partículas solidos que pudieran alojarse en el conducto, garantizando con esto, el cierre hermético sin importar las condiciones del flujo. Por la ausencia de cavidades, rincones o cambios en la dirección del flujo, la válvula se limpia por si sola. Existen dos tipos generales de válvulas de diafragma: a ) Válvulas de diafragma tipo " Vertedero " b ) Válvulas de diafragma tipo " Paso Recto "

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Figura 3.18: Válvula de Diafragma

Tipo vertedero

Tipo paso recto.

La válvula de diafragma tipo vertedero, proporciona la mejores características de estrangulación, pero con rangos limitados. Es el tipo mas comúnmente usado, debido a que el diafragma tiene un viraje mas corto para abrir y cerrar, encontrándose con esto, una mejor gama de materiales posibles para su utilización, que en la del tipo Paso Recto, en la que la deflexión que debe sufrir el diafragma es mayor. La válvula de pellizco se puede decir que es una versión industrial de la pequeña pinza que se utiliza en los laboratorios para controlar el flujo de un fluído que pasa a través de un conducto de hule o triba como es generalmente conocido. La simpleza de su diseño, hacen que ésta válvula sea relativamente barata en comparación con la válvula de diafragma. Esta válvula es ideal para el manejo de lodos líquidos con gran cantidad de solidos en suspensión y en sistemas que transporten solidos neumáticamente. Tal como en el caso de la válvula de diafragma, el mecanismo de operación no queda expuesto al paso del fluído por lo que encuentra aplicación también donde la corrosión o contaminación puede ser un problema. La válvula de pellizco tienen también la capacidad de poder estrangular el paso de un fluído, por lo que es recomendada también para obturar, permitir o controlar el paso de un fluído. Los materiales mas comúnmente usados en le ducto de la válvula son: hule, hipalon, poliuretano, neopreno, silicón, teflón. En lo que a el resto de la válvula se refiere, se puede encontrar diferentes métodos de presionar el ducto, ya sea estirándolo, o bien, oprimiéndolo. El tipo mas comúnmente usado es este último, el cual puede ser de dos tipos a su vez. Diseño yunque simple y diseño yunque doble. La diferencia en uso, parte principalmente del tiempo de apertura y cierre deseado. La válvula de diafragma tipo paso recto, proporciona debido a su diseño, una caída de presión mínima, y es utilizado principalmente para obturar o permitir el paso de un fluído. El elemento principal que compone a este tipo de válvulas es la membrana deformable o diafragma propiamente dicho, y el cual puede ser fabricado de Neopreno, Buna-N, Butíl, Viton, Teflón, Hule natural, entre otros. Su utilización dependerá definitivamente de las condiciones del fluído a manejar, por lo que para trabajos en condiciones de presión o temperatura altas, esta válvula tendrá grandes limitaciones. Cuando el fluído que se va a manejar puede atacar al resto de la parte interna de la válvula, o bien contaminarse con el material, este tipo de válvula, debido a su diseño, puede ser recubierto en sus dos tipos, mediante

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vidrio, cerámica, plásticos, o bien del mismo material del diafragma, lo cual hace aun mas definido, la característica principal de uso de la válvula de diafragma. Por otro lado, en lo que a operación se refiere, la válvula de diafragma puede obtenerse con un vástago de apertura rápida, vástago indicador, vástago no indicador, vástago de extensión y vástago saliente y yugo principalmente. Para simplificar la descripción de los principales tipos de válvulas utilizadas en la industria, se ha querido aprovechar las características de funcionamiento de las válvulas de diafragma, para describir la válvula de "Pellizco", o la válvula "Flexible", la cual se asemeja a la válvula de diafragma, ya que un conducto de material flexible va a ser presionado para cerrar el paso de un fluído. Figura 3.19: Diferentes válvulas tipo pellizco.

Por otro lado, la válvula de pellizco puede suministrarse únicamente con el tubo o ducto flexible y el elemento presionador, sin lo que seria en los otros casos el cuerpo de la válvula que es la parte de la misma, la cual dá la consistencia a el sistema, cuando se esta trabajando con cierta presión. RECOMENDACIONES DE SERVICIO Estos tipos de válvulas pueden ser usadas para el manejo de fluídos con solidos en suspensión, fluídos altamente corrosivos y en sistemas en donde se requiere un alto grado de pureza. Recomendadas para obturar, permitir o regular el flujo de un fluído. Estos tipos de válvulas, especialmente el diafragma paso recto y la tipo pellizco, proporcionan una baja caída de presión. Debido a la simplicidad de su construcción se requiere un bajo costo de mantenimiento. Limitados para utilizarse en sistemas que estén trabajando presiones y temperaturas altas. TAMAÑOS NOMINALES: Diafragmas desde 1.27 cm. (1/2") hasta 508 cm. (20") Pellizcos desde 0.32 cm. (1/8") hasta 30.5 cm. (18") RANGOS DE TEMPERATURA: Desde -50 C. (-60 F) hasta 120 C. (350 F) RANGOS DE PRESIÓN: Desde vacío hasta 13.6 kg./cm. (200 lb./pulg.)

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3.1.8 VÁLVULAS DE RETENCIÓN OBJETIVO: Prevenir el retroceso del flujo. Las válvulas de retención o de no- retorno, se caracterizan porque permiten el flujo de un fluído en un solo sentido, mediante un elemento móvil que se acerca o que se aleja del asiento de la válvula. Estas válvulas están diseñadas como se dijo anteriormente, para prevenir el retroceso de un flujo, y son actuadas por el mismo que pasa a través de la línea. La presión del flujo al recorrer el sistema en el sentido requerido, abre la válvula, y cualquier retroceso del flujo, la cierra. El cierre puede efectuarse por medio del peso del mecanismo de retención, por contrapresión, por medio de un resorte, o por una combinación de ellos. Los principales tipos de válvulas de retención utilizados en la industria son: 1. Válvula de retención tipo "Columpio" o de "Vaivén". 2. Válvula de retención tipo "Levantamiento". 3. Válvula de retención tipo "Mariposa". 4. Válvula de retención tipo "Resorte-Carga". 5. Válvula de retención tipo "Pie". 6. Válvula de retención tipo "Control de apertura". Las principales características de diseño y aplicación que ofrecen los diferentes tipos de válvulas de retención mencionados, son las siguientes: VÁLVULAS DE RETENCIÓN TIPO COLUMPIO. Compuesto principalmente de tres partes que son: Cuerpo, Disco y Tapa. Figura 3.20: Válvula de retención tipo Columpio.

El disco se mantienen en posición abierta cuando existe presión del flujo, y se baja para cerrar el sistema cuando se tienen presión cero o cuando existe un retroceso o contrapresión del fluído que se eta transportando. La válvula de

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retención tipo columpio tienen dos variantes en cuanto al diseño, y son; Retención columpio en "Y" y retención columpio " Paso recto" Figura 3.21: Columpio en Y.

En los dos casos, el disco se mantienen suspendido del cuerpo por medio de un perno, asentándose el disco en el asiento del cuerpo para prevenir el retroceso de flujo, y alzándose para permitirle el paso, comprendiéndose por lo tanto, el porque de la denominación de válvula de retención tipo columpio. El sello del cierre puede ser logrado con los asientos del disco y del cuerpo fabricados de metal, o bien el asiento del cuerpo de metal y el asiento del disco del material resilente o viceversa. Estos últimos recomendados para servicios donde la suciedad o partículas pueden estar presentes en el fluído, donde el ruido ocasionado por el cierre fuera indeseado o por ultimo, cuando se requiera un cierre hermético a bajas presiones. La válvula de columpio en "Y", es diseñada con un acceso hacia el disco, para poder reemplazar este en caso de avería y sin tener necesidad de desmontar la válvula de la línea. Por su diseño, esta válvula proporciona una mayor caída de presión que la válvula de paso recto. La válvula de retención tipo columpio por su parte, tiene usualmente los anillos del asiento de la válvula puestos de manera tal que el reemplazamiento el mismo en caso de avería, sea hecho fácilmente. En lo que a la tapa se refiere, esta puede estar sujeta a el cuerpo, ya sea por medio de rosca, por medio de bridas y por medio de soldadura, principalmente, dependiendo su selección de las condiciones en que se va a trabajar como se ha visto en los otros casos de válvulas. Como puede observarse, estas válvulas proporcionan prácticamente un paso completo, por consiguiente, la turbulencia y la caída de presión es muy baja. Consecuentemente estos tipos de válvulas de no-retorno son normalmente recomendadas para usarlas en sistemas que emplean válvulas con las mismas características de flujo. Las válvulas de retención tipo columpio pueden ser instaladas en una línea horizontal o vertical, y en ambos casos la válvula debe ser instalada con la presión del flujo entrando por abajo del disco. Casi todos los fabricantes emplean una flecha demostrativa, la cual indica el sentido en que el

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flujo debe entrar a la válvula. Debido a el diseño de estas válvulas es recomendado utilizarlas en servicios donde sean infrecuentes los cambios de dirección del flujo, ya que la vida del disco y los asientos puede ser alterada considerablemente. También éstas válvulas son recomendadas para servicios que estén trabajando fluídos a bajas velocidades, en donde la erosión de las partes de cierre, pueden alterar el buen funcionamiento de las mismas. Por otro lado, cuando estas válvulas, principalmente la tipo paso recto, son utilizadas en sistemas que tienen frecuentes cambios de dirección, las válvulas pueden tener una tendencia a traquetear. Esto puede ser corregido, equipando la válvula con un sistema de palancas y peso. Figura 3.22: Sistemas de palancas en válvulas de retención tipo columpio.

Este sistema puede ser utilizado también para controlar la presión deseada de apertura, o bien para obtener un cierre mas rápido y hasta cierto punto mas efectivo. Cabe mencionar también que este tipo de válvulas puede tener un drenaje en la parte baja de la misma, y se puede utilizar para dar salida al material corrosivo o peligroso que prácticamente es almacenado cuando la válvula se encuentra en posición cerrada. VÁLVULA DE RETENCIÓN TIPO LEVANTAMIENTO. Compuestas principalmente de tres partes que son; cuerpo, disco y tapa. Tal como en el caso anterior, el disco se mantienen levantado para dar paso al flujo, y se baja para no permitir el retroceso del mismo. La diferencia estriba en el diseño empleado para tal finalidad como se verá adelante. La válvula de retención tipo levantamiento, puede utilizar tres tipos de elementos que proporcionaran el cierre o la apertura de la válvula, pero los cuales estarán dentro de un mismo diseño del cuerpo, con sus pequeñas variantes. Estas tres variantes en cuanto a el elemento son: Disco, propiamente dicho, Pistón y Bola. En este tipo de válvulas de retención, mientras el flujo esta pasando en la dirección requerida, el elemento de cierre o apertura es levantado del asiento de la válvula por la presión del fluído, siendo dirigido el movimiento de dicho elemento en posiciones verticales por una guía que se puede encontrar abajo de la tapa de la válvula. Cuando el flujo para o entra en reversa, el disco es forzado a bajar hacia los asientos de la válvula por medio de la gravedad o del mismo retroceso del flujo, efectuándose con esto el sello. Debido a el recorrido que tiene que hacer el fluído para pasar a través de una válvula, la

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caída de presión provocada es muy alta siendo esta, la mayor que en todos los tipos de válvulas de retención. En cuanto al cuerpo de este tipo de válvula, se pueden encontrar tres diseños diferentes que son; para servicio horizontal, para servicio vertical y para servicio angular. Prácticamente se puede decir que para los servicios horizontales y angulares, el diseño del cuerpo corresponde a los cuerpos de una válvula tipo globo y en los de una valvula de globo tipo angular respectivamente, como se verá mas adelante. Para facilitar la descripción de la válvula de retención tipo levantamiento, se clasificaran basándose en las variantes que se tienen del elemento que proporciona el cierre y la apertura. a) Válvula de retención de levantamiento tipo DISCO. Se puede decir que el diseño , las configuraciones del asiento y disco son muy similares a las configuraciones mencionadas en una válvula de globo, por lo tanto la caída de presión producida en este tipo de válvula es similar a la producida por una válvula de globo, siento por eso recomendada su utilización justo con válvulas tipo globo o tipo globo angular, ya sea el caso como se dijo anteriormente. Figura 3.23: Válvula de retención tipo levantamiento para servicio horizontal.

Tal como en el caso de los discos en una válvula de globo, estos pueden ser fabricados en diversas formas, así como en diferentes combinaciones de materiales, principalmente el caso de un metal contra un material resilente, y éste último es el que realizara el sello contra el asiento de la válvula. Este tipo puede aceptar frecuentes cambios de dirección del flujo ya que los asientos del disco amortiguan perfectamente los cierres contra los asientos de la válvula, siendo la vida útil del elemento muy alta. Por otro lado, la reposición de los asiento del disco y de la válvula, puede hacerse fácilmente, con tan solo desmontar la tapa de la válvula y sacar el disco para su reposición, o bien se cuenta con el acceso hacia el asiento de la válvula para su reparación. Debido a que el cierre en este tipo de válvulas es mas hermético que en las válvulas tipo columpio, es recomendable su

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uso, para manejar cualquier tipo de fluído, así como para trabajar a altas velocidades. En el caso de la válvula de levantamiento tipo disco para servicio vertical, cabe mencionar que si bien las partes internas de la válvula no son iguales a las descritas anteriormente, la caída de presión es muy similar a la producida por las válvulas para servicio horizontal o angular, siendo por lo tanto, también recomendada su utilización junto con válvulas tipo globo o globo angular. Figura 3.24: Válvula de retención tipo levantamiento para servicio vertical.

b) Válvulas de retención de levantamiento tipo PISTÓN. ta variante de válvulas de levantamiento es prácticamente similar al tipo disco, con la diferencia que el elemento que proporciona la apertura o el cierre es un pistón o un cilindro que produce un efecto de acojinamiento durante la operación. Por tal efecto este tipo de válvula es recomendada para condiciones extremas de trabajo, así como para utilizarlo en sistemas en los cuales la válvula pudiera tener muchas vibraciones, aparte de las recomendaciones de servicio expuestas anteriormente en las válvulas de levantamiento tipo disco. Las características de flujo que ofrece este tipo de válvulas es muy similar a las que ofrece la de levantamiento tipo disco, por lo que también es recomendada su utilización en sistemas en donde se emplean válvulas de globo, globo angulares y otro tipo de válvulas de estrangulación. Este tipo de válvulas toma las mismas características que la de levantamiento tipo disco, para su utilización en sistemas angulares o verticales. Para la reposición de las partes de trabajo, también sin necesidad de desmantelar la válvula de la línea, el pistón puede ser extraído y reemplazado, o bien se cuenta con el acceso hacia los asientos de la válvula para su reparación. No así, en la

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válvula para servicio vertical, en donde la válvula debe de ser desmantelada de la línea para su reparación. c) Válvula de retención de levantamiento de BOLA. Igual que en los casos anteriores, la configuración del cuerpo es la misma, salvo que el elemento que nos proporciona el cierre o la apertura es un balín, que se acerca o se aleja del asiento de la válvula sobre una guía que tienen la tapa de la válvula. Durante el servicio, la bola o balín, gira levemente permitiendo de esta manera que el desgaste ocurra sobre toda la superficie de la misma, haciendo con esto que la vida de dicho elemento se prolongue. Para la reposición de las piezas de trabajo, se debe seguir el mismo camino como en los otro tipos de válvulas de retención de levantamiento. Este tipo de válvula utiliza fundamentalmente un sello metal-metal, por lo que su hermeticidad no es perfecta para servicios de aire o gas, siendo mas adecuada para aquellos casos en los cuales se deba trabajar a presiones relativamente altas, con altas temperaturas. Recomendadas también principalmente para manejar fluídos con alta viscosidad y en sistemas con cambios frecuentes de dirección. Existe otra variante en este tipo especifico de válvula, y es que la válvula de retención de levantamiento tipo bola para servicio vertical, puede ser utilizado para servicio horizontal, quedando la denominación de esta, fuera de la de los tipos levantamiento, llamándose comúnmente válvula de retención tipo BOLA, que se ha querido introducir dentro de estos tipos para facilitar la descripción. Figura 3.25: Válvula de retención tipo bola.

VÁLVULA DE RETENCIÓN TIPO MARIPOSA. Compuesto principalmente de dos partes; Cuerpo y Disco. Tal como las alas de una mariposa, el disco, dividido en dos y fijado sobre un eje, permite el paso del flujo o no permite el retorno del mismo, uniendo o abriendo las aletas respectivamente. Cuando el flujo está pasando en la dirección requerida, los discos son forzados a juntarse para permitir el paso del fluído, y son forzados a abrirse completamente cuando existe el retroceso del flujo. Existen dos variantes principales en cuando a la forma de cerrar o sellar el sistema, las aletas o los discos hacen el sello contra los bordes del cuerpo a un ángulo de mas o menos 45 grados o bien a un ángulo de 90 grados contra los asientos del cuerpo de la válvula

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Estas variantes son consideraciones del fabricante principalmente en cuando a el diseño en sí de la válvula. Figura 3.26: Válvula de retención tipo mariposa.

Se puede decir que las características de flujo que proporciona ese tipo de válvula, son muy similares a las que proporciona la válvula de mariposa descrita con anterioridad, por lo que el uso de este tipo de válvula de retención es recomendado para usarla en sistemas en donde se emplean válvulas de mariposa. También debido a su tranquilidad relativa de operación, estas válvulas encuentran aplicación en sistemas de aire acondicionado o similares. Debido a el diseño de éste tipo de válvulas de retención, la caída de presión que ofrece, es la menor que en los restantes tipos de válvulas de retención. La corta distancia que las aletas o discos deben moverse para cerrar o abrir, evita el choque violento en el memento de cierre a diferencia de los otros tipos , también por ésta razón es recomendada para servicios en los que se tengan frecuentes cambios de dirección. Debido también a la simplicidad de su construcción, permite su fabricación en tamaños mas grandes que el resto de las válvulas de retención. El sello puede hacerse metal-metal o metal- material resilente en el caso de que la válvula tenga asientos en el cuerpo, y metal-material resilente en el caso de que el cierre se realiza contra los bordes del cuerpo. Deberá tenerse cuidado de que la válvula se instale de manera que las aletas abran y cierren horizontalmente cuando la válvula es instalada en sistemas horizontales. Esta válvula también puede ser instalada en tuberías verticales, en donde es importantes que se cuide que el flujo entre por abajo de la válvula, de manera tal, que cierre las aletas para permitir su paso, y las forze a abrirse para no permitir su retroceso, por lo que la flexión de las aletas será

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verticalmente. Por otro lado, el sello en este tipo de válvulas es casi perfecto cuando se utilizan elementos resilentes, por lo que es recomendada para manejo de gases, así como de otro tipo de fluídos. VÁLVULAS DE RETENCIÓN TIPO RESORTE / CARGA Prácticamente se puede decir que éste tipo de válvulas de retención es similar a una válvula de retención vertical tipo disco, con la diferencia de que un resorte es empleado para facilitar el cierre. Figura 3.27: Válvula de retención tipo resorte.

Las ventajas que se tienen en la utilización de éste tipo de válvulas, es que la respuesta para el cierre de la válvula, es mas rápida, ya que usualmente cierra cuando la velocidad del flujo está empezando a obtener cero. Por otro lado y debido a el rápido accionamiento del cierre, es mas efectiva su utilización para el control de choques hidráulicas que pudieran existir en una tubería. El sello del sistema puede efectuarse, metal-metal, metal-material resilente, o materiales resilentes en ambos casos, proporcionando con esta ultima combinación, sellos realmente positivos. El diseño de este tipo de válvulas de retención, permite ademas, la utilización de materiales de contracción para el disco, de poco peso, que en otros tipos de válvulas no podría utilizarse, debido a la necesidad del efecto de la gravedad o la necesidad del contraflujo para su accionamiento. Entre los materiales mas usados para fabricación del disco se encuentra el vidrio, teflón, y varios plásticos. La válvula de retención de mariposa, puede ser utilizada para servicios horizontales o verticales tal como se pueden apreciar en las figuras demostrativas. Los detalles de construcción varían conforme los fabricantes, como en todos los casos de válvulas, pero todos están basados fundamentalmente en los tipos mostrados. Este tipo de válvula es recomendada para su utilización también en sistemas donde se tengan frecuentes cambios de dirección.

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VÁLVULA DE RETORNO TIPO PIE Prácticamente similar a una válvula de retención tipo columpio en posición vertical o bien a una válvula de retención de levantamiento en posición vertical también, las cuales son usadas en la parte baja de una línea de succión, y en las cuales es puesta por lo general una malla o colador metálico para evitar el paso de impurezas del tanque a la línea. Cuando la succión es creada por una motobomba, el disco es elevado para permitir el paso del flujo, y cuando dicha motobomba es parada, la columna de agua de la tubería baja el elemento de cierre, para obturar el retroceso del fluído. VÁLVULA DE RETENCIÓN TIPO CONTROL DE APERTURA Este tipo de válvula ofrece la capacidad de permitir, regular y obturar el paso de un fluído, al mismo tiempo de no permitir como finalidad principal, el retroceso del mismo. La apertura de la válvula puede ser regulada para permitir el paso de un fluído en la cantidad requerida, por medio de un vástago, el cual nos limitará el alze del elemento de control. Figura 3.28: Válvula de retención de control de apertura.

Tal como si se tratase de una válvula de globo, con la diferencia de que el disco siempre estará asentado cuando no exista flujo, una vez que existe movimiento del fluído, el disco es levantado por el mismo hasta una altura que limitara el vástago, controlándose por este medio la cantidad de fluído requerido, pero a la menor señal de contraflujo, dicho disco caerá libremente como si se tratase de una válvula de retención tipo levantamiento en posición vertical. La otra variante principal lo es el de una válvula de no-retorno tipo columpio, en la cual, el

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levantamiento del disco, estará limitado a la profundidad de entrada del vástago de control de apertura. La utilización de este tipo de válvula estará sujeto a la velocidad del flujo que se esta manejando. La válvula de retención de control de apertura tipo globo puede usarse en tuberías verticales y horizontales, cuidando siempre que el fluído entre por abajo del disco. También puede obtenerse para servicios angulares. La válvula de retención de control de apertura tipo columpio puede usarse en tuberías horizontales y verticales, cuidando también que el fluído entre por abajo del disco, de manera tal que dicho disco sea elevado cuando el flujo lleve la dirección requerida. RECOMENDACIONES DE SERVICIO. Este tipo de válvulas en todas sus variantes, ha sido diseñada para prevenir el retroceso de un flujo. Las principales recomendaciones para su aplicación son para los diferentes tipos, las siguientes: 1. Válvula de retención tipo columpio: Puede utilizarse en líneas verticales u horizontales, para sistemas en donde se requiera tener mínima resistencia al paso de un fluído. Recomendables para sistemas en donde se tenga pocos cambios de dirección, así como para el manejo de líquidos a bajas velocidades. Dadas las características de flujo que presenta, aparte de utilizarse con válvulas tipo compuerta, puede utilizarse también con válvulas tipo macho, diafragmas paso completo y globos en "Y". 2. Válvulas de retención tipo levantamiento: Puede utilizarse en líneas verticales y horizontales, así como para proporcionar servicios angulares, y en cada tipo de sistemas que tengan frecuentes cambios de dirección. Este tipo de válvula puede manejar cualquier tipo de fluído así como soportar grandes condiciones de trabajo. 3. Válvula de retención tipo mariposa. Puede ser utilizada en líneas horizontales y verticales y en donde se tengan frecuentes cambios de dirección. Puede manejar cualquier tipo de fluído pero bajo condiciones regulares de trabajo. Este tipo de válvula proporciona una caída mínima de presión, igual a la que proporcionaría una válvula de mariposa, por lo que su utilización con una válvula de este tipo, es recomendable, al igual que con válvulas de tipo macho, compuerta y diafragmas tipo paso completo. 4. La válvula de retención tipo resorte-carga. Puede utilizarse en líneas verticales u horizontales y en donde se tengan frecuentes cambios de dirección, así como para controlar choques hidráulicas que pudieran encontrarse en una línea. Puede utilizarse para cualquier tipo de fluído, proporcionando siempre un sello positivo. Dadas las características de flujo que presenta, es recomendable su utilización junto con válvulas de globo o angulares. 5. Válvula de retención tipo pie. Para utilizarse en sistemas verticales y en la parte baja de la sección de una bomba. 6. Válvula de retención tipo control de apertura. Puede utilizarse en líneas verticales y horizontales, así como para servicios angulares. Puede manejar cualquier tipo de fluídos según sea la variante de la válvula. Dadas las características de flujo que presentan, es recomendable su utilización junto con

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válvulas de globo o angulares. Los tamaños y rangos de temperatura y presión que pueden encontrarse para los diferentes tipos de válvulas de retención o de noretorno, son los siguientes: TAMAÑOS NOMINALES: COLUMPIO Desde 0.64 cm. (1/4 " ) hasta 91.44 cm. (36 ") LEVANT. Desde 0.64 cm. (1/4 " ) hasta 25.4 cm. ( 10 ") MARIPOSA Desde 2.54 cm. (1 " ) hasta 182 cm. ( 27 ") RES/CARG. Desde 0.64 cm. (1 " ) hasta 60.9 cm. ( 24 ") PIE Desde 0.64 cm. (1/4 " ) hasta 60.9 cm. ( 24 ") CONT. AP. Desde 0.64 cm. (1/4 " ) hasta 25.4 cm. ( 10 ") RANGOS DE PRESIÓN: COLUMPIO Desde vacío hasta 175 kg/ cm2 (2500 lb/pulg 2 ) LEVANT. Desde vacío hasta 600 kg/cm2 (10000 lb/pulg 2) MARIPOSA Desde vacío hasta 85 kg/ cm2 (1200 lb / pulg 2 ) RES/CARG. Desde vacío hasta 175 kg/ cm2 (2500 lb/pulg 2 ) PIE Desde vacío hasta 175 kg/ cm2 (2500 lb/pulg 2 ) CONT. AP. Desde vacío hasta 600 kg/cm2 (10000 lb/pulg 2) RANGOS DE TEMP.: COLUMPIO Desde -17 °C. ( 0 °F.) hasta 682 °C. (1260 °F.) LEVANT. Desde -17 °C. ( 0 °F.) hasta 682 °C. (1260 °F.) MARIPOSA Desde -17 °C. ( 0 °F.) hasta 260 °C. ( 600 °F.) RES/CARG. Desde -17 °C. ( 0 °F.) hasta 250 °C. ( 500°F.) PIE Desde -17 °C. ( 0 °F.) hasta 682 °C. (1260 °F.) CONT. AP. Desde -17 °C. ( 0 °F.) hasta 682 °C. (1260 °F.) 3.1.9 INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE VÁLVULAS Las válvulas que han sido correctamente seleccionadas tendrán un buen funcionamiento por muchos años, si han tenido una instalación correcta y han tenido un mantenimiento regular. Toda la información de los fabricantes respecto a la instalación y mantenimiento de una válvula en particular, siempre deberá ser consultada. Las siguientes instrucciones deberá ser entendidas únicamente como guía. INSTALACIÓN.- Todas las válvulas deberá ser instaladas donde existe un espacio adecuado, y en el cual se tengan las facilidades de operar la válvula y mantenerla. Antes de instalar una válvula, se tendrá que checar perfectamente si el tamaño, rango de operación, materiales de construcción, tipo de conexión, etc. de la válvula, son apropiadas para la condiciones de servicio de la aplicación particular. Se deberá asegurar que toda la basura o suciedad que se pudo haber alojado en la válvula durante su almacenamiento o manejo, sea removida antes de la instalación, ya que los asientos de una válvula o su mecanismo de operación, se pueden ver afectados por dichos materiales. Lo mismo sucederá en el caso de los extremos de una línea, en donde la válvula será instalada. Se deberá verificar que la válvula cuando sea conectada, no estará sujeta a distorsión de la línea, ocasionadas por imprecisiones en la instalación, tensión de la línea o a el mismo

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peso de la válvula. Particular cuidado es necesario cuando la válvula sea soldada en línea, ya que una considerable distorsión puede ocurrir, resultante de las tensiones en la línea, si la válvula no fue correctamente instalada, o no se cuidó de relevar los esfuerzos a que estuvieron sometidas la áreas en que se soldó. Los brincos de escorias, deberán ser evitados ya que pueden ser perjudiciales para el buen funcionamiento de la válvula. Los sistemas de tuberías deberán sujetarse a pruebas antes de iniciar por completo sus operaciones, con el fin de verificar correctamente la instalación. EXTREMOS UTILIZADOS EN UNA VÁLVULA PARA SU INSTALACIÓN La selección de un tipo de extremo para conectar la válvula a la tubería, depende de varios factores. Algunos ejemplos típicos son la naturaleza del fluído, así como la temperatura y presión de trabajo y la frecuencia con que se tendría que desmantelar o remover la válvula de la línea. Adicionalmente, los extremos de las válvulas son hasta cierto punto gobernadas por el tipo de tubería normalmente empleado para un servicio particular. Esto suele alcanzar desde el viejo sistema de tuberías de plomo para el suministro de agua doméstica, hasta los sistemas que manejan altas presiones y altas temperaturas utilizando aceros resistentes. Los tipos de extremos utilizados en las válvulas, para sus conexiones a la tubería son en general los siguientes. EXTREMO ROSCADO: "Roscas macho" de varias formas pueden ser usadas para propósitos especiales, pero tendiendo hacia la estandarización, se puede decir que los extremos roscados en una válvula son por lo general "Roscas hembras" Los extremos roscados son usualmente utilizados en válvulas de menos de 6" de diámetro, y principalmente en válvulas de hierro o acero.' El extremo roscado de una válvula, resulta el mas barato tipo de conexión, y su instalación y desmantelamiento puede hacerse en forma sencilla y rápida. EXTREMOS BRIDADOS: Este tipo de extremo es usado principalmente en válvula de 1/2" de diámetro y mayores, proporcionando mayor robustez y mayor sello a la unión que el extremo roscado. Fácil de instalar así como de remover de la tubería. Para asegurarse del sellado, se usa entre el extremo bridado de la válvula y el extremo de la brida compañera que va conectado a la tubería, una junta o empaque. El tipo de junta y del material utilizado en ésta, dependerá de las condiciones de servicio, así como del acabado de las caras de las bridas, las cuales pueden ser principalmente, cara plana, cara realzada, así como tipo anillo. EXTREMOS DE CAJA PARA SOLDAR En este tipo de extremo, el extremo plano de la tubería es embutido en la caja, para luego ser soldado. Únicamente es usado en válvula de acero y como norma, está limitado a tamaños de 2" de diámetro y menores. Recomendado para

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aplicaciones en altas presiones y temperaturas, y en donde no se requiera un desmantelamiento frecuente. EXTREMO DISEÑADO PARA SOLDAR En este caso, el extremo de la válvula y el extremo previamente biselado de la tubería, son unidos y soldados a su alrededor. Se utiliza también únicamente en válvulas de acero y normalmente en tamaños de 2" de diámetro y mayores, para trabajar en altas presiones y temperaturas, y en donde no se requiera un desmantelamiento frecuente. EXTREMOS ACAMPANADOS Este tipo de extremos es utilizado exclusivamente en donde la tubería estará sujeta a movimientos o deflexiones, y se usara conjuntamente con un acoplamiento mecánico, que es el que permitirá que los extremos de la tubería y la válvula permanezcan unidos. El extremo acampanado es usado por lo regular en válvulas de hierro para el manejo de agua, y las cuales se encuentran bajo tierra. MANTENIMIENTO Como en todos los aparatos o dispositivos mecánicos, un mantenimiento regular, es el camino mas eficiente para lograr en las válvulas una operación correcta. Las recomendaciones de mantenimiento especificas para una válvula dada, son generalmente proporcionadas por los fabricantes. Una inspección regular programada es esencial para todo tipo de válvulas y especialmente en aquellas las cuales son operadas ocasionalmente. Las válvulas que contengan empaques, deberán ser frecuentemente inspeccionadas, para checar que el sello sea mantenido. A la primera señal de fuga, los empaques deberán ser ajustados o si es necesario, reemplazados. En muchos casos, los interiores de una válvula pueden ser deteriorados debido a las condiciones existentes, en estos casos, lo recomendable es llevar las válvulas deterioradas a los fabricantes, para que estos repongan o arreglen las partes dañadas, si es que no se cuenta con un stock de partes de repuesto. Es un esencial requerimiento para las plantas, el contar con un adecuado y disponible stock de partes de repuesto. Los fabricantes tendrán la obligación de aconsejar al comprador sobre las partes de repuesto convenientes para determinadas válvulas y para determinadas circunstancias. OPERADORES Las grandes válvulas o aquellas que trabajan a alta presión, tendrán un límite en que la operación manual se dificulta o llega a ser imposible. En tales casos generalmente se provee la válvula con un mecanismo de engranes que multiplican la fuerza que pudiera aplicar el operario al volante o palanca de la válvula. Las razones para usar operadores en las válvulas pueden ser muy variadas, aparte de la indicada anteriormente, tales como: a) Inaccesibilidad al lugar donde se encuentra instalada la válvula. b) Necesidad de rapidez en la operación de la válvula. c) Control Remoto

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d) Automatización de la válvula Los principales tipos de operadores que se utilizan en las válvulas son los siguientes: Cadena sin fin Volantes con martillo de inercia Transmisión de engranes cónicos Transmisión de corona sin fin Émbolos hidráulicos Émbolos neumáticos Electromagnetos Diafragmas Motores de aire Motores eléctricos ACCESORIOS Comunicación lateral. Utilización principalmente en válvulas de globo y de compuerta. Los propósitos de este sistema en las válvula son fundamentalmente dos. a) En sistemas que se esté manejando vapor, la comunicación lateral permite establecer sin abrir la válvula principal, una circulación pequeña de vapor y precalentar el resto de la instalación antes de abrir la válvula principal. b) Cuando se está trabajando a altas presiones, la comunicación lateral permite igualar las presiones en ambos lados de la válvula, evitándose así tener que operar la válvula con presión diferencial. REGISTROS DE LIMPIEZA Utilizado principalmente en válvulas de globo, compuerta y retención. Permite remover del cuerpo de la válvula lodos, sedimentos alquitranes, incrustaciones, material corrosivo almacenado o cualquier materia extraña, sin necesidad de desmantelar la válvula de la línea. CHAQUETAS DE VAPOR Utilizando principalmente en válvulas que manejan fluídos de gran viscosidad como asfaltos, etc., las válvulas con chaquetas permiten circular vapor caliente alrededor del cuerpo de la válvula, calentando la válvula y el producto para lograr que le licúe y fluya fácilmente. VÁSTAGOS DE EXTENSIÓN Se aplican frecuentemente en válvulas que van a ser operadas desde cierta distancia por condiciones de instalación. Pueden obtenerse para aplicarlos sobre vástagos fijos o vástagos salientes. Por lo regular, cuando la instalación de la válvula es subterránea, se utiliza una columna de maniobra o bonete de piso, el cual estará sujeto a la superficie, y

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el cual contendrá en su interior parte del vástago. Así mismo ésta columna de maniobra tiene el volante para operar la válvula. Figura 3.29: Dispositivos mecánicos para la operación de la válvula a distancia.

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3.1.10 ESTÁNDARES La necesidad de establecer ciertos estándares entre fabricantes y consumidores en la fabricación de válvulas, ha sido y sigue siendo un punto importante de discusión, ya que nuevas necesidades en cuando a materiales y diseños mismos de válvulas continúan naciendo. Algunos de los aspectos mas importantes respecto a normalización aplicables a las válvulas pueden encontrarse en las siguientes normas: ANSI B 2.1.Rosca de tuberías ANSI B 16.1.- Bridas y conexiones de fierro colado Clase 125 ANSI B 16.2.- Bridas y conexiones de fierro colado Clase 250 ANSI B 16.5.- Bridas y conexiones de acero Clase 150 a 2500 ANSI B 16.10.- Dimensiones de cara a cara y entre extremos para válvulas de fierro y acero. ANSI B 16.24.- Bridas y conexiones de latón y bronce. ANSI B 31.1.- Código para entubamiento industrial ANSI B 31.3.- Código para entubamiento en refinerías ANSI B 31.4.- Código para entubamiento para conducir aceite ANSI B 31.6.- Código para entubamiento en la industria de procesos químicos ANSI B 31.8.- Código para entubamiento para conducir y distribuir gas API 6-A.Especificaciones para equipos de pozos petroleros API 6-D.Especificaciones para válvulas de acero para líneas de conducción, compuerta, machos y retenciones API 600.Válvulas de compuerta de acero, bridas y para soldar para uso de refinerías. API 598.Inspección y pruebas de válvulas para uso en refinerías API 599.Válvulas macho de acero para uso en refinerías MSS SP 85.MSS SP 58.MSS SP 61.-

Normas par marcar válvulas, conexiones y bridas Válvulas de fierro colado para líneas de conducción Normas para pruebas hidrostática

3.1.11 MATERIALES USADOS EN LA FABRICACIÓN En la fabricación de válvulas se emplean una gran variedad de materiales, tales como; metales, hules, vidrios, plásticos, etc. El uso de estos materiales estará supervisado principalmente a factores que intervienen directamente en un proceso en el cual se está mencionando un fluído. Estos factores son; presión, temperatura y comportamiento del material respecto a las características físicas y químicas del fluído. Fabricar un tipo dado de válvula con un solo material que puede trabajar bajo los factores mencionados, es posible, pero puede ser económica y funcionalmente no recomendable, es por eso, que se tiene que buscar para el ensamble total de la válvula, combinaciones de materiales que vayan satisfaciendo la necesidad global de la válvula. Por otro lado, como se ha visto, existen dentro de los componentes de una válvula, partes estáticas, partes móviles cuyas superficies entran en contacto con otras superficies o partes que están en

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contacto directo con el fluído. Estas diferencias hacen también, la necesidad de utilización de varios materiales o recubrimiento en busca de la utilización económica y de fucionabilidad de la válvula. Los diferentes tipos de válvulas descritos con anterioridad, persiguen objetivos específicos de utilización, pero también hay variantes en cuanto a su uso para diferentes condiciones de servicio. Un mismo diseño de válvula puede ser utilizado para el manejo de agua, vapor, para el manejo de ácidos, para el manejo de alimentos, etc., en condiciones de presión baja, regular o alta, o en condiciones de temperatura baja, regular o alta. La diferencia estribará para su uso, en el tipo de materiales utilizados en la fabricación de la válvula. Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado, deberán buscarse los materiales que mas se acerquen al cumplimiento de todos los requisitos necesarios. Deberá tenerse muy en cuenta el diseño principal de la válvula, que su funcionamiento sea confiable, en toda sección utilizando los materiales seleccionados y que la rigidez estructural de dichos materiales sea adecuada para los esfuerzos mecánicos a que van a estar sometidos en la línea. A continuación se nombrarán los materiales mas comúnmente usados en la fabricación de válvulas industriales y que pueden ser considerados para la fundamentación correcta en la selección de la válvulas, los cuales serán satisfactorios para la diversidad de factores de operación que se tengan. METALES: BRONCE FUNDIDO ASTM B-61 Usado principalmente en cuerpos y bonetes de válvulas para presiones bajas, en servicios no corrosivos y hasta temperaturas de 290 C. BRONCE FUNDIDO ASTM B-68 Material usado para la fabricación de válvulas de pequeño diámetro y para bajas presiones. Para servicios no corrosivos, así como para asientos en válvulas de hierro o acero de bajas presiones. Puede utilizarse hasta una temperatura de 830 C. BRONCE FUNDIDO ASTM B-144 Cl. 39 Usados principalmente en partes de válvulas de bronce que requieran gran capacidad para aguantar la acción de roscas. FUNDICIÓN DE BRONCE / MANGANESO ASTM.B-147 Al.8A Debido a su alta resistencia a la torsión y ligeramente a la corrosión, es usado principalmente en vástagos y asientos para válvulas de bronce y hierro. BRONCE FUNDIDO ASTM B-198 Al. 13 B Con gran dureza y excelente resistencia a la corrosión, usado principalmente en los asientos del cuerpo en válvulas de bronce. BARRA DE LATÓN MAQUINADA ASTM B-16 Usado para baja fatiga en válvulas de bronce y hierro en partes como pernos, prensa estopa, etc. BARRA DE LATÓN NAVAL ASTM B-21 A1.A

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Debido a su alta capacidad de tensión y torsión, usado principalmente en espigas en válvulas de retención columpio, así como en vástagos en válvulas de bronce y hierro. HIERRO GRIS FUNDIDO ASTM A-126 C1. 5. Poseé buena resistencia a la corrosión para la mayoría de los solventes orgánicos, alcalis y muchos ácidos, especialmente en altos concentraciones a temperatura ambiente. Recomendado para trabajos a moderadas presiones y temperaturas hasta 205 C. Es utilizado principalmente en cuerpos bonetes y tapas. HIERRO DÚCTIL ASTM A- 395 Al igual que el anterior, pero con mayor capacidad de tensión para soportar mayores trabajos hasta temperaturas de 205 C. HIERRO MALEABLE ASTM A-338 Debido a su gran rigidez y tenacidad, utilizado principalmente en la fabricación de válvulas que vayan a estar sometidas a esfuerzos de contracción y expansión. ACERO AL CARBÓN ASTM A-216 Gr. WCB Alta resistencia a choques, vibraciones y deformaciones en línea. Tiene la capacidad de ser soldable. Utilizado para la fabricación de cuerpos , bonetes o tapas que vayan a manejar altas presiones, para manejar fluídos poco corrosivos y hasta una temperatura máxima de 538 C. ACERO AL CARBÓN - MOLIBDENO Igual que el WCB, pero para servicios donde los factores de seguridad sean mas altos. Posee mayor resistencia a la compresión y a la grafitación. Recomendado para altas presiones y temperaturas y donde la instalación sea soldada. ACERO AL CROMO - MOLIBDENO ASTM A-217 Gr. WC6. Utilizado principalmente en accesorios y válvulas para altas temperaturas, hasta 600 C. Posee buena resistencia a la grafitación y a escurrimientos plásticos. ACERO AL CROMO - MOLIBDENO ASTM A- 217 Gr. C5 Es un acero con características mecánicas especiales que la hacen ideal para la fabricación de válvulas que vayan a trabajar en servicios muy severos, con gran resistencia a la erosión, corrosión y grafitación. Recomendado para servicios en refinerías a altas temperaturas. ACERO AL CROMO - MOLIBDENO ASTM A- 217 Gr. NC 9 Es un acero de calidad poco superior al WC6, recomendado también para trabajar temperaturas extremas. Condición que lo hace aplicable en refinerías modernas y en plantas de energía. ACERO AL CARBONO ASTM A- 252 Gr. LCB Posee una buena resistencia al impacto, utilizándose principalmente para válvulas que trabajan a bajas temperaturas hasta -46 C. ACERO AL NÍQUEL ASTM A- 352 Gr. LC2 Este material es de gran resistencia mecánica y a temperaturas bajo cero resiste bien la prueba de impacto, siendo recomendado particularmente para válvulas con una temperatura de servicio de hasta -73 C.

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ACERO AL NÍQUEL ASTM A- 352 Gr. LC3 Al igual que el anterior acero, pero para servicios a bajas temperaturas de hasta -100 C. ACERO INOXIDABLE ASTM A-351 Gr. CFB Poseé una alta resistencia a la corrosión de la mayoría de los fluídos, en especial a ácido nítrico, y puede ser utilizado hasta temperaturas de 487 C. ACERO INOXIDABLE ASTM A- 351 Gr. CFBH Posee una buena resistencia mecánica así como mas resistencia a la corrosión que el anterior tipo de acero. Pudiéndose utilizar también hasta temperaturas de 427 C. ACERO INOXIDABLE ASTM A- 351 Gr. CFBC Al igual que los anteriores acero inoxidables, posee una buen a resistencia a la corrosión, pero puede ser utilizado a temperaturas mayores de 427 C. sin que exista corrosión intergranular. ACERO ALEADO CON CROMO - NÍQUEL ASTM A- 351 Gr. CH7M Posee una gran capacidad para el manejo de ácido sulfúrico en todas sus concentraciones y su uso se ha extendido en fabricación de válvulas para el manejo de gasolinas de alto octanaje, química pesada, explosivos, etc. ALEACIÓN COBRE - NÍQUEL MONEL Este material se caracteriza por conservar sus cualidades mecánicas a altas temperaturas, resistiendo bien la acción de fluídos no lubricantes. Su resistencia a la corrosión es buena, y por lo regular, éste material es empleado en asientos de una válvula, así como para el mismo cuerpo. ALEACIÓN COBALTO - CROMO - TUNGSTENO ESTELITA Usado principalmente en servicios donde la erosión es considerable, teniendo también buenas propiedades contra la corrosión. Utilizado fundamentalmente en los dos asientos de una válvula. ALEACIÓN MOLIBDENO - CROMO - TUNGSTENO HASTELLOY Usado principalmente en las partes internas de una válvula. Recomendable para servicios corrosivos a altas y bajas temperaturas. ACEROS FORJADOS Todos los tipos de aceros descritos anteriormente pueden obtenerse en forja, ya sea para materiales del cuerpo o bien para materiales de las partes internas e la válvula, siendo las características de utilización prácticamente iguales. Su utilización en los cuerpos estará limitada únicamente a el tamaño. DISULFURO DE MOLIBDENO. Posee buenas condiciones anti-fricción y soporta bien la acción de fluídos poderosamente corrosivos. Utilizado principalmente los asientos de una válvula en forma de recubrimiento. ELASTÓMEROS. Utilizados principalmente en los lugares donde el sello se efectúa al cerrar la válvula, tales como asientos del cuerpo, discos, etc. Así como utilizado básicamente como elemento principal en las vávulas de diagrama o de pellizco. La resistencia a la corrosión o contaminación que presentan estos materiales es muy elevada, pero su uso quedara supeditado como en el caso de los otro materiales, a

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los factores de presión y temperatura. Los principales tipos de elastómeros utilizados en la industria de las válvulas para cumplir los fines anteriores, son los siguientes: HULE Resistencia especial a la abrasión, puede trabajar entre los -30 C. hasta 80 C., para una presión máxima de 150 psi ( 10.5 Kg. / cm. ) NEOPRENO Resistencia a los ácidos y a los alcalinos, pudiendo trabajar entre -17 hasta 93 C. para una presión máxima de 150 psi. BUNA N Recomendable para manejar ácidos, petróleo, gasolina, etc. a temperaturas entre 12 C. y 93 C. para una presión máxima de 150 psi. RYPALON Resistencia a los agentes oxidantes. Puede trabajar entre los -40 C. y 120 C. para una presión máxima de 150 psi. VYTON Resistencia a los ácidos a altas temperaturas. Puede trabajar entre -23 C. hasta 180 C. PLÁSTICOS Muchos cuerpos de válvulas pueden ser fabricados con estos materiales bajo limitación de rangos bajos de temperatura y presión, y básicamente utilizados para el manejo de fluídos corrosivos. Estos materiales pueden ser utilizados también en lugares donde las válvulas efectúan el sello tal como el caso anterior y usadas a su vez como partes fundamentales en válvulas de diafragma o pellizco. Estos materiales poseen una buena resistencia, así como buenas propiedades antifriccion. Los rangos promedio de presión para trabajar con estos materiales es de 800 psi ( 14.6 Kg. / cm.) Los principales tipos de plásticos utilizados son: TEFLÓN Alta resistencia a químicos y puede utilizarse entre -73 C y 320 C PVC Utilizado en cuerpos de válvula, teniendo alta resistencia a químicos. Puede utilizarse a temperaturas de -20 C. a 150 C. SARAN SÓLIDO Con iguales características que el anterior POLIETILENO Alta resistencia a los ácidos en especial. Puede utilizarse en temperaturas de -29 C. a 66 C. PERTON Excelente resistencia a químicos, pudiéndose utilizar hasta temperaturas de 120 C. CHENITE Alta resistencia a químicos y a la abrasión. Puede utilizarse a temperaturas de -46 C. hasta 150 C.

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CLOROBUTIL Alta resistencia a la abrasión, para temperaturas hasta 40. Tanto en el caso de los elastómeros como en el de los plásticos, su disposición en las partes de sello de una válvula es por lo regular hecha en forma de insertos. LUBRICANTES Básicamente utilizados para realizar el sello en válvulas macho que requieren dicho elemento. El uso de este material, estará limitado únicamente a la solubilidad del lubricante con respecto al fluído a manejar y a la temperatura que estará expuesto dicho lubricante. Las características químicas así como los rangos de temperatura están definidas bajo formaciones específicas de cada fabricante. Cabe mencionar que la única forma de obtener un cierre totalmente hermético en una válvula, es utilizando elementos de cierre de hule, de plástico, con lubricante, o con una combinación de éstos elementos con metal. Con superficie de cierre metal - metal, es muy difícil mantener un cierre totalmente hermético, ya que rayaduras de las superficies o deformaciones del cuerpo, por pequeñas que estas sean , originan fugas en mayor o menor escala. Sin embargo el cierre metal - metal, siguen siendo el mas usado ya que los plásticos, hules o lubricantes por lo general tienen limitaciones de temperatura y presión. 3.1.12 DESIGNACIÓN DE CLASE Ahora bien, en cuando a los cuerpos de una válvula se refiere, cualquiera de los materiales descritos para los mismos, dentro de las limitaciones impuestas por la temperatura, podrán utilizarse para cualquier condición de presión simplemente variando el espesor de las paredes. En estas condiciones, las válvulas se fabricarían para una variedad casi infinita de condiciones de presión. Lo mismo sucedería en relación a las dimensiones, formas de conexiones, etc. La producción en serie sería imposible, el costo sumamente alto, así como la intercambiabilidad representaría innumerables problemas. De allí surgió la necesidad de establecer ciertas normas entre fabricantes y consumidores para estandarizar la fabricación de las válvulas. Dentro de las principales normas que fundamentan la fabricación de válvulas se cuentan aquellas que rigen, por ejemplo, los materiales a utilizar, tanto en los cuerpos, bonetes, tapas, etc., como en los interiores de la válvula, las dimensiones de las mismas, los espesores mínimos para determinadas presiones, etc. De éste último caso en particular, se han llegado a establecer "clases" de presiones o rangos para diferentes materiales, los cuales podrán trabajar bajo condiciones de temperaturas mínimas o máximas; teniendo cada "clase" o rango de presión, según sea el material un espesor determinado para un tamaño dado de válvula. Cabe mencionar que la "clase" de presión indicada, no se deberá considerar como la máxima presión a que una válvula pueda trabajar sino que es una presión nominativa, la cual podrá ser alta o baja dependiendo de las temperaturas a que se esté trabajando. Las principales "clases" de presiones

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estandarizadas para los principales materiales utilizados en la fabricación de válvulas, son las siguientes. BRONCE ASTM B-61

ASTM B-62 ASTM B-61 ASTM B-62 HIERRO GRIS FUNDIDO ASTM A-126 C1.-B

ASTM A-120 C1.-B

ACERO AL CARBONO CLASE 150

CLASE 150 Presión máx.(psi) (kg/cm2) Temp. máx. (°F ) (°C ) 150 10.5 500 260 225 15.7 150 66 150 10.5 406 210 225 15.7 150 66 CLASE 300 330 20.9 550 233 500 34.9 150 66 300 30.2 422 216 500 34.9 150 66 CLASE 125 Presión máx.(psi) (kg/cm2) Temp. máx. (°F ) (°C ) 125 8.8 450 232 145 10.8 375 190 170 12 275 135 200 14.1 -20 a 150 -30 a 66 CLASE 250 Presión máx. (psi) (kg/cm 2) Temp. máx. (° F ) (°C ) 250 17.6 450 232 315 22.2 375 190 305 23.5 275 135 500 33.3 -20 a 150 -30 a 60 ASTM-A-216 Gr.7 CB Presión máx. (psi) (kg/cm2) Temp. máx. (°F ) (°C ) 40 2.7 1000 533 110 7.6 700 371 150 10.5 500 260 275 19.2 -20 a 100 -30 a 37.

CLASE 300

85 300 470 665 720

5.94 20.9 29.3 46.4 50.3

1000 538 850 454 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 400

115 400 635 890 960

8.4 27.9 44.4 62.2 67.1

1000 533 850 454 700 371 100 204 -20 a 100 -30 a 37.8

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CLASE 600

170 600 940 1330 1440

11.8 41.9 65.7 93.0 100.7

1000 538 850 454 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 900

255 900 1410 2000 2160

17.7 62.8 97.7 141 150

1000 538 850 454 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 1500

430 1500 2350 3330 3800 715 2500 3390 5550 6000

30 105.0 164.3 232.9 251.7 50.0 174.2 274.1 384.7 419.0

1000 538 850 454 700 371 400 201 -20 a 100 -30 a 37.8 1000 538 850 454 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 2500

ACERO AL CARBONO CLASE 150

-

MOLIBDENO ASTM A 217 GR. W06 2 Presión máx. (psi) (kg/cm ) Temp. máx. (°F ) (°C ) 40 8.7 1000 538 110 7.6 700 371 150 10.5 500 260 275 19.2 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 300

215 300 480 655 720

15.1 20.9 33.5 46.5 50.3

1000 538 950 510 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 400

285 400 640 890 960

19.9 27.9 44.8 62.2 67.1

1000 538 950 510 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 600

430 600 960 1330 1440

30.0 41.9 67.1 93.0 108.7

1000 538 950 510 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 900

645

45.1

1000

538

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900 1440 2000 2160

62.8 100.7 141.0 150.0

950 510 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 1500

1070 1500 2400 3330 3600

74.8 105.0 167.8 232.9 251.7

1000 538 950 510 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 2500

1785 2500 4000 5550 6000

124.8 174.2 279.0 334.7 419.0

1000 538 950 510 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

ACERO AL 5% CROMO CLASE 150

MOLIBDENO A S T M A- 217 Gr 2 Presión máx. (psi) (kg/cm ) Temp. máx. (°F ) (°C ) 40 2.7 1000 538 110 7.6 700 371 150 10.5 500 260 275 19.2 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 300

50 250 300 485 665 720

3.5 17.6 20.9 33.9 40.9 50.3

1200 649 1000 538 975 524 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 400

70 335 400 645 890 960

4.8 23.4 27.9 45.1 68.2 67.1

1200 649 1000 533 975 521 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 600

105 500 600 965 1330 1440

7.3 34.9 41.9 67.5 93.0 100.7

CLASE 900

155 750 900 1440

10.8 52.4 62.8 100.7

1200 649 1000 533 975 521 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8 1200 1000 975 700

649 533 521 371

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2000 2160

141.0 150.0

400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 1500

255 1250 1500 2415 3330 3600

17.8 87.4 100.0 168.9 238.9 251.7

1200 649 1000 533 975 521 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

CLASE 2500

430 2085 2500 4025 5550 6000

39.0 145.8 174.8 201.4 384.9 419.0

1200 649 1000 533 975 521 700 371 400 204 -20 a 100 -30 a 37.8

ACERO AL CARBONO CLASE 800

PLÁSTICOS PVC psi PENTON RYNAR POLIPROPILENO CHEMITE CR CHEMITE EB CHEMITE FB

FORJADO ASTM A-105 Gr. 11 2 Presión máx. (psi) (kg/cm ) Temp. máx. (°F ) (°C ) 235 17.0 1000 538 600 42.0 900 482 800 56.0 850 454 1540 109.0 600 316 1850 130.0 400 204 2000 141.0 -20 a 100 -30 a 37.8

700 F. - 21 C. 150 150 150 150 150 150 150

200 F. - 93 C. X 75 125 75 100 150 150

300 °F. - 149 °C. X X 50 X X X 150

Tomando los ejemplos antes expuestos, se tiene que recalcar que en las normas, cuando se habla por ejemplo de una válvula de hierro " CLASE " 125 o de una válvula de acero " CLASE " 600 psi, esta no será la presión de trabajo de la válvula, sino su clasificación, y que la presión de trabajo dependerá de la temperatura de servicio. Si una válvula va a trabajar en una línea a 900 psi ( 64 kg. / cm2. ) a una temperatura máxima de 86 F ( 30 °C. ) no es necesario utilizar una válvula " CLASE " 900 ya que una " CLASE " 600 puede trabajar a una presión hasta de 1440 psi ( 100.7 kg. / cm2. ) , si la temperatura no es mayor de 106 °F. ( 37.8 °C. ), por lo que esta válvula será adecuada para dicho servicio. Por otra parte, si en el servicio se encuentran temperaturas de 875 F. ( 470 °C. ) una válvula clase 900 no serviría, ya que su máxima presión de trabajo a esa temperatura seria

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de 785 psi ( 55 kg. / cm2. ). En ese caso, se tendrá que elegir la clase siguiente que seria la adecuada, o bien utilizar otro tipo de acero que tenga mejores propiedades de resistencia a esa temperatura. También debe tenerse en cuenta, que todas las precisiones que se establecen son sin considerar golpe de ariete. Si el servicio es para líquidos, deberá considerarse la posibilidad de golpe de ariete y tomar las medidas necesarias en el diseño de la línea para distribuir dicho golpe y al seleccionar la válvula, considerar un margen de seguridad dependiendo de la velocidad de cierre de la válvula y la presión de trabajo máxima que se vaya a presentar. Es de mencionase que solamente se han presentado los rangos o "clases" de presiones de algunos materiales utilizados en la fabricación de válvula para ejemplificar su normalización y uso. Estos rangos están basados en las normas del Instituto Nacional de Standares Americanos ( ANSI ), las cuales son las mas conocidas y utilizadas en todo el mundo y las que fundamentan las normas de la mayoría de los países del mundo, así como de las asociaciones o institutos. Como se ha visto, el factor de temperatura es muy importante tenerlo presente al hacer la selección de los materiales, ya que la resistencia de estos, disminuye al aumentar la temperatura y no hay que olvidar que en todos los casos, existe una temperatura máxima y una temperatura mínima que son criticas y al rebasarlas, la resistencia a la tensión fundamentalmente y la resistencia al impacto disminuyen en forma muy pronunciada. La corrosividad del fluído es también importante al seleccionar el material del cuerpo y de los interiores. Sin embargo, se deberá balancear económicamente el alto costo de los materiales que resisten bien la corrosión con los grados permisibles de corrosión para un periodo determinado de tiempo. 3.2

EJEMPLOS DE PROCESOS DE MANUFACTURA

3.2.1 EJEMPLO 1- FUNDICIÓN EN ARENA VERDE En la figura se aprecia a) el dibujo del codo a ser fundido, b) los modelos o patrones para realizar el moldeo, c) el corazón para generar la cavidad interna del codo, d) la caja superior del moldeo, e) la caja inferior del moldeo generada por el modelo, f) se coloca el corazón en sus apoyos y se cierra el molde y g) se obtienen la pieza fundida con sus rebosaderos y conductos de colada que se deben cortar. Finalmente se aprecia la pieza terminada en el proceso de fundición.

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Figura 3.30: Diversas etapas en la fundición en arena de un codo.

a)

b)

c)

d)

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e)

f)

g)

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Figura 3.31: Diversas etapas en la fundición de una T

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3.2.2 EJEMPLO 2- FUNDICIÓN La figura muestra una vista en corte del cuerpo de una válvula de compuerta tal como sale de fundición (izquierda) y después de haber sido maquinada / roscada (derecha). La fundición fue la aleación C83600 ( Cu - 5 Sn - 5 Pb - 5 Zn ), con un peso de 2.4 Kg. Figura 3.32: Cuerpo de válvula de compuerta .

3.2.3 EJEMPLO 3- FUNDICIÓN CENTRÍFUGA Una válvula de 1.37 m de diámetro de bronce al aluminio usada en el centro de enfriamiento de una central eléctrica. El cuerpo fue fundido en arena centrifugamente y el disco fue fundido en arena. El asiento es de placa rolada en frío y soldada al cuerpo con metal de aporte de bronce al aluminio. Figura 3.33: Válvula de mariposa.

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3.2.4 EJEMPLO 4- DIFERENTES TIPOS DE PATRONES Diferentes tipos de patrones o modelos empleados para realizar la misma pieza de hierro fundido pero variando en tamaño de lote de pequeño a gran serie. Se muestra a) la pieza, b) modelo de madera para producción muy baja, c) mitad del molde hecho a mano, d) modelo hecho de aluminio fundido del tipo placa, e) molde apisonado en máquina para una producción intermedia, f) Molde separado en dos mitades hecho de hierro fundido, g) molde realizado en máquina automática Figura 3.34: Diferentes tipos de patrones o modelos

3.2.5 EJEMPLO 5- FORJA Forja realizada en dos etapas a partir de tocho cilíndrico de latón. Se forjó en una primera etapa, se cortó su rebaba en frío, se recalentó, se forjó en un segundo paso y se cortó nuevamente la rebaba en frío. Figura 3.35: Forja del cuerpo de un regulador.

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3.2.6 EJEMPLO 6- FORJA CON PUNZONES LATERALES Forja con el uso de punzones laterales para formar simultáneamente los agujeros que ahorran el maquinado extra. Figura 3.36: Forja con punzones laterales

3.2.7 EJEMPLO 7- FORJA CON MULTIPLES PUNZONES Forja con múltiples punzones. a) El metal es desplazado por el efecto del punzón vertical.. b) El metal es desplazado por el efecto del punzón horizontal. c) El metal es desplazado por el efecto combinado de los punzones horizontales y verticales. Figura 3.37: Forjado con punzones múltiples.

a)

b)

c)

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3.3

SOPORTES Todo sistema de tubería debe ser trazado para aprovechar las estructuras cercanas para soporte, anclaje, guía y restricción, con espacio suficiente para su correcta instalación. Los soportes deben realizar su función bajo todas las condiciones de operación y condiciones ambientales y proveer protección para las pendientes, la expansión, el anclaje y el aislamiento térmico. Se debe tener el conocimiento de las normas y estándares tales como MSS SP-58 Metales y diseño de soportes para tuberías, MSS SP-69 Selección y aplicación de soportes de tuberías, MSS SP-89 Fabricación e instalación de soportes, PFI ES-26. El valor en pesos o dólares de la soportería es excedido varias veces por el valor del sistema de tuberías pero si se falla en el diseño, especificación, compra y fabricación de ellos se puede ocasionar costosas demoras de instalación y el uso de soportes temporales. La localización de los soportes depende de: tamaño de la tubería, configuración de la tubería, localización de componentes pesados (válvulas ), la estructura disponible para los soportes. No existen reglas fijas y el ingeniero de diseño debe decidir la localización correcta. Los soportes deben ser colocados de preferencia cerca de equipos pesados, generalmente también se ubican antes de un cambio de dirección en la línea. En líneas de vapor con largos claros, la deflexión causada por el propio peso puede llegar a acumular condensado. Este condensado puede luego ocasionar flasheo generando fuerzas dinámicas en el sistema. Se debe entonces proveer de una pendiente natural durante la instalación para permitir el drenaje del condensado, haciendo los soportes sucesivos mas bajos en su altura. Es buena práctica seleccionar primero los soportes mas simples (rígidos) añadiendo después los soportes móviles. Para lo último se deben evaluar las posibilidades de movimiento horizontal y vertical. Cuando el movimiento vertical es pequeño se usan colgantes simples de varillas. Para la tubería soportada desde abajo se debe proveer soportes deslizantes para permitir el movimiento horizontal (se pueden usar rodillos para tuberías muy largas). Para tuberías con gran desplazamiento vertical se requieren soportes con resorte variable o constantes. En el caso del resorte variable la fuerza cambia de acuerdo a la posición que éste adquiere. Existen catálogos de fabricantes especializados de soportes de donde se pueden elegir los distintos tipos. SELECCIÓN DE SOPORTES Las tuberías se pueden clasificar en : 1. Sistemas Calientes 49 °C. o mas a) De 49 - 232 °C., agua caliente, vapor a baja presión y ciertos procesos b) De 232 - 343 °C., vapor industrial y sistemas de tuberías de agua caliente c) Mas de 400 °C., Planta de vapor a alta presión 2. A temperatura ambiente hasta 49 °C. a) Tuberías de aire y agua.

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3. Sistemas fríos, menos de 21 °C. a) De 0 a 21 °C., agua de refrigeración b) De 0 a 11 °C., Salmuera c) Menos de -11 °C., Sistemas criogénicos Figura 3.38: Diferentes tipos de soportes MSS-SP-58

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Figura: 3.38 ( continuación...)

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Tipos de tuberías 1. a 1. b

1. c

Tipo de soporte MSS-SP-58 1 y 3 - 12 45 y 43 - 46 35 - 38 1,3,4,42, 41 y 43 - 46 2,3,42,39 41 - 47

2

1,3 - 12 35 - 38

3

40 1, 4, 6, 7, 9, 10, 11

Suspendidos Inferior con rodillos Deslizantes Rodillos Por la alta temperatura deben estar hechos de materiales resistentes a la temperatura

Se debe tener el soporte fuera del aislante

Cuando se tienen múltiples líneas en especial dentro de túneles o refinerias se puede apoyar sobre durmientes de acero o concreto y para garantizar su posición se usan grapas o clips. Las líneas horizontales sujetas a expansión térmica deben estar libres para deslizar o rodar. Las líneas verticales sujetas a expansión térmica deben tener soportes móviles o del tipo elástico. Generalmente se usan resortes helicoidales. Para sistemas que operan por debajo de 400 °C. una buena regla es que la variación en la fuerza del soporte del resorte no sea mas del 25% de la fuerza total. Los soportes del tipo resorte disponibles comercialmente son de tres tipos: El primer tipo son los soportes acojinados MSS - SP - 58 tipos 48 y 49 para cargas pequeñas o medianas y para movimientos de desplazamiento máximo de 1/4 in. Se usan con temperaturas de menos de 232 °C. El segundo tipo son los soportes de resorte MSS- SP-58 tipo 51, 52 y 53, disponibles para un gran rango de cargas de 50-30 000 lbs. El tercer tipo con los soportes de carga constante MSS-SP-58 tipos 54, 55 y 56 en donde la variación de fuerza del resorte se encuentra compensada a estar en un rango de + - 6%. Se usan generalmente en líneas con gran presión, líneas de vapor a alta temperatura en centrales eléctricas. Se hacen para cargas de 50 - 50 000 lb.. y movimientos verticales de hasta 16 " La vibración de la bomba puede ser un problema cuando entra en combinación con la resonancia del sistema soportado por resortes, entonces se debe planear el uso de amortiguadores. Los amortiguadores pueden ser de dos tipos. En el primer tipo de amortiguadores helicoidales hay dos subtipos, el de resortes opuestos y el resorte de doble acción, MSS - SP - 58 tipo 50. Estos se deben colocar de tal forma que los resortes estén en la posición neutral en la condición de operación normal del sistema. El segundo tipo es el amortiguador

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hidráulico que opera por el flujo controlado de un fluído por un orificio. Aquí se obtiene resistencia al movimiento que se mantiene con la velocidad del desplazamiento. Con este amortiguador se obtiene también un mínimo de resistencia al movimiento térmico de la tubería. VARILLAS DE SOPORTE U Las varillas que se usan para soportar la tubería están hechas de acero rolado en caliente con cuerda estandar de 60o Figura 3.39: Sujeción de tubería con soporte U.

Tabla 3.1 Carga máxima para soporte U

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Tabla 3.2: Selección del diámetro de la varilla en función del diámetro de la tuberia.

SOPORTES DE IMPACTO Son soportes MSS - SP - 58 tipo 47 mecánicos o hidráulicos para resistir fuerzas dinámicas. Estas fuerzas pueden provenir de sismos, golpes de ariete u otras causas. Se pueden instalar en lugares donde la tubería no admite un soporte rígido. Bajo las lentas cargas de expansión térmica, el soporte de impacto cede por acción telescópica, pero cuando sobreviene una fuerza dinámica, el soporte se bloquea y se convierte en un soporte rígido. Los soportes también llevan protección anticorrosiva, que puede ser galvanizado u otro metalizado o pintura.