EFECTOS DE LA CAVITACION EN

VALVULAS DE CONTROL.

INTEGRANTES :

Sandry Canelones C.I 13.660.410

Yeferson Diaz C.I 18.979.846

Felipe Dorantes C.I 10.439.530

José Herrera C.I 19.544.187

• Que efectos produce la Valvula de Control sobre el Fluido, caso Liquido ?.

• Soluciones del Mercado: Modelo de Valvulas Anti-Cavitación

Watertamer y Hytrol Modelo 100-01 KO.

• Efectos de la Cavitación .

• Que es una Valvula ?.

• Que es Cavitación? .

• Como se Produce y Etapas ?

• Tipos – Valvula Manual. Valvula Hidraulica. Valvula Selenoide. Valvula de Control Neumatica

• Otros afectados por la Cavitacion.

• Soluciones.

Esquema.

Desarrollo.

Es una pieza mecánica usada para modificar el flujo o el fluido que pasa a través de ella, la acción de la válvula es causada por el movimiento de cierre de un elemento (puede ser una bola, puerta, disco, tapón, etc.) el cual está conectado a un cuello localizado fuera de este y a su vez tiene un sistema para cambiar el control de la posición del elemento de cierre.

Estos sistemas de control pueden ser clasificados como manual, neumaticos, hidraulicos y electricos, en esta presentacion conoceremos un poco sobre estas valvulas.

Que es una Valvula ?.

TIPOS DE VALVULAS.

Valvulas Manuales

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

Valvulas de Bola, de esfera o de corte rapido: Consiste en una esfera perforada según el eje longitudinal de la tuberia en que se coloca. Se emplean para dar paso o cortar en forma rapida el flujo. No sirven para regulacion de caudal. Se fabrican en metal o PVC. Funcionamiento.

Valvulas de Compuerta, o de espejo: Se emplean para cortar caudal, cerca del cabezal de riego. Posee un volante que mueve un eje en cuya parte inferior se localiza la compuerta. El cierre se produce mediante el desplazamiento vertical de una compuerta. Son Metalicas.

Valvulas Hidraulicas

Se compone de un cuerpo de material plastico o metalico; con una camara en su interior aislada por una membraba elastica o un piston. La valvula dispone de un tubo de pilotaje de cobre:

-El tubo señalado como 1 en la Figura, comunica el extremo aguas abajo o el extremo aguas arriba con el interior de la camara. Se encarga de llenar de agua la camara, haciendo que la membrana elastica cierre el paso de agua dentro de la valvula hidraulica. El tubo 2 comunica con el interior de la camara con la atmosfera y se encarga de vaciar la camara, de manera que la membrana se contraiga y permita el paso de agua dentro de la valvula hidraulica.

a.- Cerrado.

b.- Abierto.

Es una válvula hidráulica controlada por señales eléctricas. El control eléctrico es realizado por una bobina o electroimán llamado solenoide.

La válvula se abrirá cuando el solenoide reciba una señal eléctrica, que permitirá abrir la comunicación entre la cámara y la atmósfera, mediante el tubo de pilotaje 2.

Se cerrará la válvula cuando el solenoide deje de recibir el impulso eléctrico, permitiendo que el tubo 1 llene la cámara. Según la operación que realiza el solenoide al activarse, a semejanza con las válvulas hidráulicas, las electroválvulas pueden ser normalmente

Cerrada (NC): Cuando el solenoide no recibe señal, la válvula está cerrada, o normalmente Abierta (NA): Cuando el solenoide no recibe señal, la válvula está abierta, cerrando al activar el solenoide.

Electroválvulas o Solenoides

Valvula de Control Neumatica. Este tipo de valvula se divide en 2 partes fundamentales, el Actuador y Cuerpo. Los Actuadores reciben la señal neumatica de un controlador de presion, de nivel o de cualquier dispositivo que tenga la capacidad de enviar una señal de 3- 15 psi, esta señal movera el obturador ubicado en el cuerpo.

Actuador

Cuerpo

Hay que señalar que el obturador y el asiento constituyen el “corazón de la válvula” al controlar el caudal, gracias al orificio de paso variable que forman al variar su posición relativa.

El obturador y el asiento se fabrican normalmente de acero inoxidable, porque este material es muy resistente a la corrosión y a la erosión del fluido.

-Los Actuadores Resorte-Diafragma son los mas comunmente utilizados en Valvulas de Control automatizadas por su bajo costo y alta confiabilidad, frecuentemente son utilizados en servicios de control usando la señal directa del instrumento.

-El Actuador tiene pocas partes en movimiento por lo que esta menos expuesto a las fallas y su mantenimiento es siemple.

Existen dos Configuraciones:

Accion Directa: Empuja hacia abajo para cerrar, a falla de aire abre. Al aplicar presion neumatica en la tapa superior de la caja, La fuerza del actuador es transmitida a traves del vastago del mismo, este a su vez esta ensamblado con el tapo de la valvula de control que al empujar hacia abajo permite el contacto con el anillo de asiento.

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

La reduccion de la presion neumatica en la caja, el ensamble vastago-tapon es movido hacia abajo para cerrar la valvula.

PARTES DE LA VALVULA DE CONTROL NEUMATICA.

Diafragma

Resorte.

Vastago de la Valvula.

Indicador de Posición.

Plato del DiafragmaCarcasa del Diafragma.

Yugo.

Indicador de Carrera.

Partes del Actuador.

Partes del Cuerpo.

Bonete.

Cuerpo.

Obturador.

Asiento.

Ducto de Entrada.

Ducto de Salida.

Que efectos produce las Valvulas de Control sobre el Fluido, caso Liquido ?.

Como principio basico, producir una reduccion total ó parcial según la necesitad del sistema. Creando un diferencial de presion entre la entrada y salida del cuerpo de la valvula.

Cuando el flujo de un líquido pasa a través de una restricción, hay un estrangulamiento o contracción de la corriente del fluido el cual provoca un aumento en la velocidad, acompañado de una disminución de presión dando como origen a la cavitación.

CAVITACIÓN.

Este aumento de velocidad conlleva a una pérdida de presión. Si esta pérdida de presión baja esta por debajo de la presión de saturación del fluido, parte de éste produce burbujas de vapor que buscan zonas de mayor presión donde colapsan bruscamente. Estas zonas suelen ser la propia válvula de control e inmediatamente después de ella, puesto que la presión se recupera al disminuir la velocidad a su valor inicial.

Que es la Cavitacion ?

Cavitación procede del latín “cavus”, que significa espacio hueco o cavidad. En los diccionarios técnicos se define como ‘la rápida formación y colapso de cavidades en zonas de muy baja presión en un flujo líquido.

El fenómeno de la cavitación aparece cuando a un líquido que fluye a través de una tubería se le estrangula el paso mediante una válvula de control.

Como se Produce y Etapas ?

Cuando un líquido fluye a través de una región donde la presión es menor que su presión de vapor, el liquido hierve y forma burbujas de vapor. Estas burbujas son transportadas por el líquido hasta llegar a una región de mayor presión, donde el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, implotando subitamente. Ejemplo: Formacion de Cavitación en Alabes de Ensayo.Etapa 1. Formación de Burbujas.

Las burbujas se forman dentro del líquido cuando este se vaporiza. Esto es, cuando cambia desde la fase liquida a la de vapor.

Etapa 2. Crecimiento de las Burbujas.

Si no se produce ningún cambio en las condiciones de operación, se seguirán formando burbujas nuevas y las viejas seguirán creciendo en tamaño.Etapa 3. Colapso de las Burbujas

A medida que las burbujas se desplazan, la presión que las rodea va aumentando hasta que llegan a un punto donde la presión exterior es mayor que la interior y las burbujas colapsan. El proceso es una implosión.

Formación Micro jet

Onda de Choque

Este fenómeno ocasiona daños en las parte internas de la válvula, los cuales son más intensos cerca de la superficie de contacto del tapón y del anillo de asiento. Por el contrario, si la presión corriente abajo se recupera lo suficiente como para elevar la presión de salida por encima de la presión de vapor de líquido , las burbujas se colapsan, produciendo "cavitación".

Que efectos produce?

Si las burbujas colapsan cerca de las superficies sólidas de la válvula, la energía liberada arranca pequeñas partículas de material. Por otra parte cuando hay cavitación, se puede producir considerable ruido, haciéndose inservible una válvula.

Se demostró con cálculos que una burbuja en colapso rápido produce ondas de choque con presiones hasta de 410 MPa. (1026.4 Atm)

Otros Afectados ?

Válvula WaterTamer

El sistema anti-cavitación WaterTamer controla los problemas de cavitación dispersando el agua a través de una serie de inyectores.

Las burbujas de vapor son retenidas dentro de una columna de agua previniendo su colapso en la cercanía de las superficies de la válvula. Si estas implosiones hacen contacto con superficies sólidas el material se desgasta. Con el tiempo, este continuo desgaste causa daño estructural a la válvula.

La válvula de control anti-cavitación Ross WaterTamer controla la cavitación y protege el sistema de sus efectos dañinos.

Soluciones del Mercado.

El Índice de Cavitación, Sigma, es un factor adimensional utilizado para relacionar las condiciones que impiden la cavitación con las condiciones que la causan. A medida que Sigma disminuye, los efectos dañinos aumentan.

Utiliza dos cilindros para concentrar la posible cavitación dentro de una columna de agua, alejándola de las superficies de la válvula.

El agua dentro y fuera de la cámara de operación es regulada por los pilotos, los cuales sitúan la válvula principal. Existen varios tipos de controles dependiendo de las necesidades del usuario: Hidráulicos, Eléctricos, Mecánicos y Manuales.

El cilindro inferior (externo) crea chorros opuestos obligando que la cavitación ocurra en el centro del cilindro donde todos los chorros se encuentran, reteniendo y disipando las implosiones dentro de una columna de agua.

El cilindro superior (interno) es el mecanismo de regulación. Este diseño singular permite una excelente regulación y al mismo tiempo crea una segunda zona de control de cavitación necesaria en condiciones de trabajo extremas.

La parte inferior del cilindro interno hace que el fluido sea retenido dentro del cilindro externo, aumentando la velocidad de flujo, concentrando la posible cavitación dentro de la columna disipadora.

Funcionamiento.

Primer Etapa de Reducción de Presión

• El flujo entra por medio de las ranuras del asiento y reduce la presión

Segunda Etapa de Reducción de Presión

• El flujo se incide sobre sí mismo dentro de la asamblea de la guía del asiento y disco para disipar cavitación y reducir la presión aún más

Tercera Etapa de Reducción de Presión

•El flujo sale por medio del guía de disco para reducción de presión final.

• Las ranuras diagonales del guía de disco dirigen el flujo lejos de las superficies

Válvula de Control Hytrol Modelo 100-01 KO

Soluciones para Cavitación

• Se elimina la erosión del cuerpo

de la válvula y los internos.

• Reducción apreciable de ruido.

• Capaz de ser retro-instaladas sin

removerse de la línea.

La protección contra la cavitación debe comenzar con un diseño hidráulico adecuado del sistema, de tal manera que se eviten en lo posible las presiones bajas.

Si la cavitación es inevitable, lo que se puede hacer es tomar medidas que ayuden a reducir el desgaste (por ejemplo estillitar el asiento y obturador cónico de las válvulas de globo ó reducir el diámetro del asiento). Por otro lado, como el daño causado es efecto inmediato de las burbujas implosionando dentro de la válvula, también será razonable separar la zona de cavitación de la válvula de control.

Soluciones.

Cuando sea inevitable la presencia de la cavitación , el efecto sobre las superficies se puede reducir mediante el recubrimiento de materiales especiales de alta resistencia.

Gracias

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