UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

NOMBRES: Sebastian Ortega, Jonathan Vinueza, Mauricio Vaca, Rony Rojas.

PARALELO: Sexto “A”

FECHA: 20/05/2015

TEMA: Tipos de válvulas utilizadas en la industria, aplicaciones y partes geométricas.

TIPOS DE VALVULAS

Existen varios tipos de válvulas, a continuación presentamos las más comunes y

utilizadas en la industria.

Válvula de globo

Al girar la llave hace que el dispositivo sellador se eleve en forma vertical y se aleje del

fondo. Esta es una de las válvulas más comunes y es relativamente barata. Aunque es

una de las de peor rendimiento, en términos de energía. El factor de resistencia K es:

K = fT (Le/D) = 340 fT

Imagen 1 TUVACOL S.A. válvulas de globo. (2014). recuperado.de:

http://www.tuvacol.com/valvulas/valvula-de-globo.php

Válvulas de ángulo

Su construcción es muy parecida a la válvula de globo. La trayectoria es más simple ya

que el fluido llega por la entrada inferior, se mueve alrededor del fondo de la válvula y

gira para salir por el lado derecho. Su factor de resistencia K es:

K = fT (Le/D) = 150 fT

Imagen 2ELKHART BRASS válvulas de ángulo. (2013).recuperado.de:

http://mx.elkhartbrass.com/products/industrial-valves/angle/multimedia

Válvulas de compuerta

Al girar la llave la compuerta se eleva en forma vertical y se aparta de la trayectoria del

fluido. Al encontrarse abierta hay muy poca obstrucción del camino del fluido que

ocasione turbulencia en la corriente. Es una de las mejores para limitar la pérdida de

energía, el factor de resistencia K es:

K = fT (Le/D) = 8 fT

Imagen 3CFERVAL.valvulas de compuerta. (2014).recuperado.de:

http://coferval.com/node/151

Válvulas de verificación

Las válvulas de verificación se cierran de inmediato cuando la presión en el lado de

salida excede la del interior. Existen dos tipos de válvulas de verificación: de tipo bola y

la de tipo giratorio. Adjuntando la válvula de tipo giratorio al hallarse abierta

proporciona una restricción pequeña al movimiento del fluido, donde su factor de

resistencia K es:

K = fT (Le/D) = 100 fT

Imagen 4 OCV (control valves) válvulas de verificación.(2013).recuperado de:

http://www.controlvalves.com/spanish/accessories/details.asp?accID=1

Válvula de mariposa

Cuando se encuentra abierta por completo la dimensión delgada del disco queda frente

al flujo, lo que causa una obstrucción pequeña. El cierre de la válvula requiere de un

cuarto de vuelta de la llave. La válvula de mariposa cuando se encuentra totalmente

abierta tiene un factor de resistencia K de: (este factor cambiara dependiendo de la

dimensión de la válvula el siguiente factor corresponde para válvulas pequeñas de 2 a 8

plg)

K = fT (Le/D) = 45 fT

Imagen 5 DIRECT INDUSTRY. Válvula de mariposa. (2013).recuperado de:

http://www.directindustry.es/prod/watts-water-technologies/valvulas-mariposa-tipo-lug-

26077-678317.html

Válvulas de pie con alcachofa (colador)

Su función es similar a la de las válvulas de verificación, se emplean en la entrada de las

líneas de succión que conduce fluido de un tanque abastecimiento a una bomba. Es

común que esté acoplada con un filtro integral para mantener los objetos extraños fuera

del sistema de tuberías.

Imagen 6 B BORJA. válvulas de pie con alcachofa.(2012).recuperado.de:

http://www.bombasborja.com/valvula-aspiracion-18.html

Válvulas de cuchillo

La válvula de cuchilla es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un

disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento. Existen

varias ventajas y desventajas de estas válvulas:

Ventajas

Alta capacidad.

Cierre hermético.

Bajo costo.

Diseño y funcionamiento sencillos.

Poca resistencia a la circulación

Desventajas

Control deficiente de la circulación.

Se requiere mucha fuerza para accionarla.

Produce cavitación con baja caída de presión.

Debe estar abierta o cerrada por completo.

Imagen 7 S.A. válvulas de cuchilla. (2014). recuperado.de:

http://www.tuvacol.com/valvulas/valvula-de-globo.php

APLICACIONES DE VÁLVULAS ESTÁNDAR

Válvula de globo

Esta es una de las válvulas más comunes y es relativamente barata. Sin embargo, es una

de las de peor rendimiento, en términos de energía que se pierde. Debe emplearse donde

no exista un problema real que provoque la perdida de energía.

Con un factor de resistencia k=f T (Le /D )=340 f T

Otra aplicación de la válvula de globo es estrangular el flujo de un sistema. El termino

estrangular se refiere agregar a propósito resistencia al flujo, con el fin de controlar la

cantidad de flujo que circula.

Ejemplo: la llave de una manguera que al estar parcialmente cerrada fluirá poco flujo

volumétrico al contrario de estar totalmente abierta así fluirá el mayor flujo volumétrico

posible.

Válvula de ángulo

Su construcción es parecida a la válvula de globo. Sin embargo, la trayectoria es mucho

más simple, debido a que el fluido llega por la entrada inferior, se mueve alrededor del

fondo de la válvula y gira para salir por el lado derecho.

Con un factor de resistencia k=f T (Le /D )=150 f T

Como se puede observar es mucho menor que la resistencia de la válvula de globo por

ende tiene menos resistencia al flujo de fluido.

Válvulas de compuerta

Cuando esta válvula está abierta por completo, hay muy poca obstrucción del camino

del flujo que ocasione turbulencia en la corriente. Por lo tanto, este tipo de válvulas es

una de las mejores para limitar la perdida de energía.

Con un factor de resistencia k=f T (Le /D )=8 f T

En una instalación dad, la válvula de compuerta abierta por completo solo pierde el

2.4% de la energía que pierde la válvula de globo. El costo es más elevado pero se

justifica en el ahorro de energía durante el ciclo de vida del sistema.

Al cerrarla parcialmente tenemos los siguientes datos de estrangulamiento:

Valvulas de verificacion

La funcion de dicha valvula es permitir el flujo en una solo direccion es decir transita el

flujo un una direccion y lo detirne al mismo en direccion contraria.

El uso de la valvula de verificacion se explica en el siguiente grafico cuando la bomba

de la fosa succiona el agua de la misma dirigiendola hacia el exterior hasta que el agua

de la misma este a una altura adecuada asi mismo no se querria que el agua se volviera a

la fosa por dicha razon la valvula de verificacion actua en la bomba evitando que

retorne el agua a la fosa.

Existen dos tipos de válvula de verificación diferenciadas por su factor de resistencia

como son:

Válvula de tipo bola:k=f T (Le /D )=150 f T

Válvula de tipo giratorio:k=f T (Le /D )=100 f T

Válvula de

compuerta

Longitud

equivalente en

diámetros de

tubería

Le /D

Abierta por

completo

8

¾ abierta 35

½ abierta 160

¼ abierta 900

Válvula de mariposa

El cierre de dicha válvula solo requiere de una cuarta de vuelta de la llave, y es

frecuente que esto se realice por medio de un mecanismo de motor de operación remota.

La válvula de mariposa, cuando está abierta por completo, tiene una resistencia de:

Tamaño de la válvula Factor de resistencia

De 2 a 8 pulg k=f T (Le /D )=45 f T

De 10 a 14 pulg k=f T (Le /D )=35 f T

De 16 a 24 pulg k=f T (Le /D )=25 f T

Válvula de pie con alcachofa (colador)

Llevan una función similar a las válvulas de verificación. Se emplean en la entrada de

líneas de succión que conducen el fluido de un tanque de abastecimiento a una bomba.

Vienen con filtros integrales para mantener desechos u objetos ajenos fuera del sistema

para que no haya obstrucción.

La resistencia para los dos tipos de válvulas de pie son:

k=f T (Le /D )=420 f T tipo disco de vástago

k=f T (Le /D )=75 f T tipo disco de bisagra

GEOMETRIA EN VALVULAS

En un laboratorio discutían varios ingenieros sobre el funcionamiento de una

válvula formada por un círculo y un una tapa con un semicírculo de igual radio que el

de debajo que tomaba aire atmosférico a determinada presión dependiendo de la

abertura de esta; pero varios de estos daban valores aleatorios para encontrar el

porcentaje de aire que dicha válvula estaba consumiendo para el sistema de

calentamiento de aire.

A= Válvula de ventilación de aire atmosférico.

B= Quemador de gas.

C= Cilindro de acero perforado.

D= Ducto de gases mezclado

E= Ventilador.

F= Salida de gases.

G= Motor eléctrico del ventilador

Válvula más detalladamente: (A)

La parte marcada verticalmente dentro de las esferas es la distancia en la que separan

ambos círculos, dicha distancia es la misma que separa los radios de las

circunferencias.

Trasladando ahora este problema a un vocabulario geométrico, necesitaríamos

hallar el área de la superficie marcada verticalmente para luego poder resolver el

cuestionamiento principal: ¿Qué porcentaje de aire toma la válvula al estar abierta a

cierta distancia?

El problema se plantea entonces de la siguiente manera:

Como es un círculo de igual radio que el semicírculo que se forma en la válvula,

imaginaremos que son dos círculos los que trabajan para el sistema, que sus

radios son de la misma distancia y que dicha distancia es la misma que se forma en

el área que se ve descubierta por el círculo de arriba, así:

Entonces para hallar el área de esta sección procedemos de la siguiente forma:

Hallamos los puntos de intersección entre los dos círculos y trazamos desde su punto

medio dos radios que unan a este con dichos puntos.

Para hallar el área sombreada que se muestra en esta figura debemos saber bien las

formulas y reglas para hallar el área de secciones circular.

CONCLUSIONES

Las válvulas se usan para bloqueo, desvío, alivio, estrangulamiento, seguridad

y control de las operaciones.

La correcta selección del diseño de la válvula es fundamental para la mejorar la

eficiencia y desempeño de la funcionalidad del sistema.

Existen válvulas para dar funcionamiento a varios tipos de sistemas cada

válvula juega un papel importante en el sistema que se seleccione.

La válvula más utilizada y eficiente en el campo de la industria son las de

compuerta.

BIBLIOGRAFÍA

Robbert Mott mecánica de fluidos 6ta edición

http://www.tuvacol.com/valvulas/valvulas.php

http://mx.elkhartbrass.com/products/industrial-valves/angle/multimedia

http://coferval.com/node/151

http://www.controlvalves.com/spanish/accessories/details.asp?accID=1

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tipo-lug-26077-678317.html

http://www.bombasborja.com/valvula-aspiracion-18.html

BIBLIOGRAPHYPérez, M. I. (Febrero de 2006). slideshare. Obtenido de slideshare.net:

http://es.slideshare.net/mdovale/geometria-en-valvulas