Componentes Esenciales en Sistemas de Tuberías Industriales: Válvulas, Juntas y Presión

Tipos de Válvulas y sus Componentes

Válvulas de Retención

Tienen por objetivo cerrar por completo el paso de un fluido en un sentido y dejar paso libre en el sentido contrario. Cuentan con la ventaja de un recorrido mínimo del obturador en posición de apertura total. Este tipo de válvula es ampliamente utilizado en tuberías conectadas a sistemas de bombeo para evitar golpes de ariete, principalmente en la línea de descarga de la bomba.

Tipos de Válvulas de Retención

• De cierre elevable
• De pistón
• De bola
• De diafragma
• De descarga al costado
• De disco
• De pie
• De clapeta oscilante
• Basculante
• Tipo Wafer
• De doble clapeta

Válvulas de Compuerta

Es una válvula de movimiento lineal. Este tipo de válvula es ideal para aplicaciones que requieren un flujo ininterrumpido, ya que la compuerta se retrae por completo en la posición abierta, produciendo una caída de presión mínima.

Tipos de Obturador

• Cuña rígida
• Cuña flexible
• Cuña partida
• Discos paralelos

Válvulas de Alivio de Presión

Son el dispositivo más utilizado para el alivio de presión. Se pueden definir como un dispositivo que se activa automáticamente con la energía del fluido, pues se abren cuando detectan una presión mayor a la que están taradas y se cierran cuando han dejado pasar la cantidad de fluido necesaria para normalizar la presión.

Tipos

• De acción directa
• De acción por piloto
• Equilibradas

Las válvulas equilibradas consiguen anular el efecto de la contrapresión mediante un fuelle o pistón. La presión de apertura se define como: P1 = Fs / An. En una válvula no equilibrada, la fórmula es: P1 = Fs / An + P2.

Válvulas de Cierre Rápido

Son una medida de seguridad en sistemas de emergencia, capaces de aislar tanques de líquidos inflamables (por ejemplo, en la Cámara de Calderas y Motores, CCMM) para evitar derrames. Su funcionamiento se basa en un sistema hidráulico o neumático con un actuador que mantiene abierta la válvula, venciendo la fuerza de un muelle. El cierre se efectúa cuando el actuador recibe la señal de emergencia y libera el muelle.

Tipos de Obturadores para Válvulas de Asiento (Globo)

• Interceptora:
  • Disco plano
  • Disco con anillo renovable
• Regulación:
  • Disco regulador
• Retención:
  • Disco con válvula de alivio
  • Disco de no retorno

Parámetros de Flujo y Presión en Tuberías

Coeficiente de Caudal (KV)

Es el caudal en m³/h, a temperatura ambiente, que produce una caída de presión de 1 bar a través de una válvula. Cada válvula tiene su propio coeficiente de caudal, que depende de cómo ha sido diseñada para permitir el paso del flujo a través de ella. Destaca que, a mayor KV, menor pérdida de carga tendrá la válvula.

Definiciones Clave de Presión

Presión Nominal

Es la presión máxima que un sistema puede soportar de forma segura a una temperatura específica.

Presión de Diseño

Determina la presión de ajuste de las válvulas de alivio y asegura la integridad del sistema bajo situaciones extremas. Debe cumplirse que: MAWP > Presión de diseño (Pi).

MAWP (Maximum Allowable Working Pressure)

Es la máxima presión que puede soportar el componente más débil de la instalación.

Presión de Prueba

Se calcula como: Presión de prueba = 1,5 x Presión de diseño (Pi).

Gestión de Esfuerzos y Sellado en Tuberías

Compresión Térmica y Elasticidad en Tuberías

La dilatación térmica aparece en conductos y tuberías sometidas a grandes cambios de temperatura. La instalación debe ser capaz de mitigar las tensiones originadas. Si existiesen puntos fijos, aparecerían tensiones dadas por la Ley de Hooke. Los sistemas empleados para mitigarlas son las liras y las juntas de expansión, las cuales tienen fuelles resistentes a los esfuerzos de torsión, compresión y flexión.

Movimientos Absorbidos por Juntas de Dilatación

Las juntas de dilatación cumplen varias funciones:

• Amortiguan oscilaciones y ruidos.
• Absorben los movimientos axiales, laterales y angulares.
• Compensan inexactitudes del montaje.

Juntas en Uniones Bridadas

La junta proporciona un sello hermético mediante la aplicación de una fuerza externa, que deforma el material de la junta para que se ajuste a las imperfecciones de las superficies de contacto (bridas).

Fuerzas Aplicadas

• Fuerza inicial: Necesaria para asentar la junta y adaptarla a las imperfecciones de las superficies.
• Fuerza suficiente: Asegura el correcto sellado en condiciones de operación.

Materiales Comunes

• Juntas no metálicas: Elastómeros, fibras, grafito, etc.
• Juntas semimetálicas.
• Juntas metálicas: Para servicios de alta temperatura y presión.

Bombas Industriales

Características de las Bombas de Canal Lateral

Estas bombas se caracterizan por ser:

• Bombas autocebantes.
• Capaces de generar una elevada presión a bajo caudal.
• Aptas para el manejo de gas y líquido simultáneamente.
• Diseñadas con etapas múltiples, con impulsores que generan presión adicional sin cambiar significativamente el tamaño de la bomba.