Explique como se realiza un ensayo para obtener el coeficiente de la válvula (dibujo y procedimiento): válvula de dos vias

Las normas VDI/VDE describen los procedimientos de ensayo para la determinación práctica del coeficiente de válvula.

La válvula dos vías se instala en una estación de ensayo según la figura 1, formada por un conjunto de tuberías, un depósito de compensación de agua y una bomba que hace circular el agua en circuito cerrado. Las tuberías son comerciales, con las superficies internas lisas. Para garantizar un régimen laminar, la longitud aguas arriba de la válvula (1) debe ser como mínimo 20 veces el diámetro interior de la tubería y aguas abajo del orden de 15 diámetros como mínimo. Los puntos de toma de presión deben instalarse a 1 diámetro de la brida de entrada de la válvula y en la salida a 10 diámetros de la brida de la válvula. La presión diferencial se mantiene constante mediante el controlador (3) y la válvula (2). La carrera de la válvula se mide mediante un potenciómetro (5) y el caudal de paso con el medidor (4). Las válvulas marcadas en negro están en posición de cierre durante el ensayo.

Esta estacion de ensayo permite determinar el caudal Q (m³/h) que pasa a través de la válvula de control con una perdida de carga ∆_p (bar), con lo cual el coeficiente K_V vale:

(K_V/Q)=(F.V₀)/(F.V)

En la que:

V= velocidad del fluido en m/s

V₀= velocidad del fluido en m/s para una perdida de carga de 1 bar

Luego

KV=√(0,9/5)=58,5 Cv=1,16 x 58,5= 67,8

Y como ρ0= 1 kg/m³ y ∆_p = 1 bar

Resulta KV=Q√(ρ/∆_p) m³/h

Con:

Q= caudal máximo, en m³/h

ρ= densidad, en kg/dm³ o g/cm³

∆_p= perdida de carga, en bar, para el caudal máximo.

Elluz Herrera

Alejandro Font

CARACTERÍSTICAS DE CAUDAL EFECTIVA

Definición:

Hay que señalar que en la mayor parte de las válvulas que trabajan en condiciones reales, la ecuación diferencial cambia cuando varía la apertura de la válvula, por lo cual la apertura real que relaciona la carrera de la válvula con el caudal, se aparta de la característica de caudal inherente. Esta nueva curva recibe el nombre de característica de caudal efectiva.

Como la variación de presión diferencial señalada depende de las combinaciones entre la resistencia de la tubería, y las características de las bombas y tanques del proceso, es evidente que una misma válvula instalada en procesos diferentes presentará inevitablemente curvas características efectivas distintas.

Sea, por ejemplo, un circuito típico de un proceso industrial formado por una bomba centrífuga, la válvula de control y la tubería. Es evidente que las características de impulsión de la bomba y la pérdida de carga absorbida por la válvula y que esta aumenta al disminuir el caudal.

Gráfica descriptiva de las Características de Caudal

Efectivas

Expresando la pérdida de la presión de la válvula a su capacidad nominal (apertura completa), con relación a la pérdida de carga del sistema se obtiene un coeficiente r. El valor de este coeficiente dependerá del tamaño relativo de la válvula con relación al de la tubería y de la resistencia de la tubería con relación al conjunto. Para cada valor de r puede construirse una curva característica efectiva que se apartará de la curva inherente y que coincidirá con ella cuando r = 1, es decir, cuando la línea no absorbe presión y queda toda disponible para la válvula. Si el valor de r fuera muy pequeño, la válvula de control absorbería muy poca presión y quedaría muy distorsionada la característica inherente.

El valor de este coeficiente dependerá del tamaño relativo de la válvula con relación al de la tubería y de la resistencia de la tubería con relación al conjunto.

• A medida que disminuye el diámetro de válvula aumenta el valor de “r”

• A medida que disminuye la resistencia de tubería, aumenta el valor de “r”

Para cada valor de r puede construirse una curva caracteristica efectiva que se apartará de la curva inherente y que coincidirá con ella cuando, r=1, es decir, cuando la línea no absorbe presión y queda disponible para la válvula.

De modo general, el caudal que pasa por la válvula corresponde a la ecuación:

en la que:

Caudal a través de la válvula

K = Constante.

A = Área de paso.

= Presión diferencial a través de la válvula.

Si consideramos una pérdida de carga de un bar y llamamos K al caudal que circula tenemos:

luego:

y por analogía, el caudal que pasa por la tubería es:




expresión en la que K l es el caudal que pasa por la tubería con una pérdida de carga de:

Por otro lado, el coeficiente efectivo de la válvula que sustituye al conjunto anterior válvula + tubería sería Ke.

Veamos un ejemplo: sea el siguiente proceso:

Cuyo circuito equivalente es:

H 1 es la pérdida de carga disponible para la válvula, H 2 la producida en la tubería en el tramo comprendido entre P 2 y P 3, y H es la caída total en el sistema.

Por lo tanto, el valor de “r” se calcula como:

Recordemos que el caudal inherente en las válvulas lineales es:

Y para las isoporcentual es:

Hemos agregado el subíndice i para denotar su característica inherente.

Trabajando algebraicamente a partir de las expresiones anteriores se llega a la siguiente relación entre el caudal efectivo (el real) y el caudal inherente en función de r:

Que es una familia de curvas efectivas función del valor de r y de la característica inherente q i.

Si r = 1 la característica efectiva se confunde con la inherente. Si la característica es lineal q i = Kl, resulta:

Es importante destacar que dicha ecuación representa una familia de curvas para cada tipo de válvula, cada una representativa de un valor particular de r.

Un criterio más o menos aceptado para la selección de válvulas de control es el siguiente:

• Si r es mayor o igual a 0.5 se selecciona una válvula lineal.
• Si 0.35 0.50 la selección debe ser evaluada tomando en cuenta otras consideraciones tales como: capacidad de evaluación en la emergencia, etc.
• Si r es menor o igual a 0.35 se selecciona una válvula isoporcentual.

Elluz Herrera
Alejandro Font

Visita Tecnica Minerales de Venezuela

C.E. Minerales de Venezuela S.A., es una empresa fundada en 1986 y establecida en Puerto Ordaz, Venezuela, con una capacidad instalada 42.000mt. Es parte de familia internacional de empresas Imerys, cuyas oficinas principales se encuentran ubicadas en Paris, Francia. Es una proveedora internacional de alumina electrofundida y espinel de alta calidad y pureza para diversos productos como:

• Discos para esmerilar y cortar

• Lijas

• Refractarios y Cerámica

• Pulido con Chorro de Arena

• Usos especializados, por ejemplo, protección contra
desgaste.

En la visita tecnica se pudo constatar la obtencion de la alumina que llega de empresas externas y aqui se lava y purifica con acido nitrico. Esta zona de la empresa es de alta peligrosidad y mucha contaminacion. Dentro de esta etapa no se encuentran muchos dispositivos electronicos, pues se requieren procesos mecanicos y quimicos.

Luego de esto, la alumina pasa a la etapa de fundicion en la cual el empleo de los PLC's es fundamental al controlar la corriente que usan los hornos para el calentamiento de 3 placas que funden la alumina a mas de 1000 grados centigrados. Dentro de la sala de control se encuentran controladores digitales tactiles mediante los cuales se indica la corriente deseada y la corriente medida de las placas de fundicion.

La alumina electrofundida se coloca en un molde para ser enfriada con agua, este proceso tiene una duracion significativa ya que las temperaturas de salida de los bloques de alumina son muy elevadas. Luego de esto los bloques son apilados antes de pasar a la primera etapa de trituracion, la cual se hace con una maquina que tiene unas especies de mandibulas dentro de si, la que muerde el bloque de alumina hasta dejarla en un tamano aceptable. De aqui se lleva a los tanques de almacenamiento temporal y a los sacos por medio de la correa transportadora, la cual tiene un iman para eliminar las impurezas de metal que haya dejado la trituradora de "mandibulas".

Luego de esto, en los pisos superiores se encuentran los filtros de tamizado, mediante los cuales se clasifica la alumina en distintas granulometrias q van desde (0,01mm-0,4mm) hasta el orden de los centimetros dependiendo de las necesidades del cliente.

De todas las visitas tecnicas se destaca que en C.E. Minerales de Venezuela fue donde menos son necesarios en cantidad los Ing. Electronicos, y mucho menos los de Instrumentacion Industrial, ya que los procesos son mas quimicos y mecanicos que electronicos. Aun asi, el aporte de estos es indispensable ya que controlan el proceso de fundicion electrica (vital para la empresa) y los niveles de los tanques de almacenamiento.

A continuacion se presentan algunas fotos del recorrido realizado por la seccion de Instrumentacion Industrial a traves de la empresa C.E. Minerales de Venezuela.

Elluz Herrera
Alejandro Font

Visita Técnica Carbonorca

CVG Carbones del Orinoca, C.A surgió como apoyo a las empresas de aluminio ya que en esta se fabrican los ánodos verdes y ánodos cocidos que se usan en la reducción de la alumina. La mayor parte de su producción actualmente se va en exportaciones.

Con la visita pudimos constatar el funcionamiento de la planta y los procesos que se llevan a cabo; inicialmente hicimos un recorrido por el departamento de instrumentación, en él observamos todos los equipos de instrumentación desarrollados por los ingenieros y pasantes de la empresa que facilitan y aceleran los procesos de mantenimiento de los equipos electrónicos que operan en la planta, por ejemplo, mediante un equipo implementado por los mismos pasantes para la empresa, se puede probar el buen funcionamiento de los controles de las gruas y calibrarlos en caso que sea necesario.

En la foto se observa el banco de prueba de los tacogeneradores que sirve para calibrar el eje de los motores, midiendo la velocidad de giro, y comprobando que esten en los valores adecuados, los mismos se usan para la dosificación y transporte de la materia prima.

Siguiendo con el recorrido visitamos las áreas de molienda, compactación y los tres hornos de cocción. En la planta estuvimos en las salas de PLC que controlan todos los procesos automáticos presentes mediante el uso de el programa iFix, el cual es un software libre ya que asi lo pide el estado. Este programa se corre a traves de medidores y controladores de tal manera que se automatiza completamente el proceso de coccion de los anodos, asi como tambien se supervisan los niveles criticos de las variables que puedan llegar a ser peligrosas para la planta para regularlas a niveles aceptables y de normal funcionamiento. En todo momento se tiene una vista virtual de los niveles, temperaturas, corrientes, voltajes y ubicaciones de todos los procesos e instrumentos de la planta lo que hace a esta sala de control parte fundamental de la empresa CVG Carbonorca.

La empresa hace un gran esfuerzo por automatizar y controlar los procesos para reducir la contaminación ambiental que su proceso acarrea, pero esto aún no es ni 90% efectivo. Detras de la empresa se observaron los 4 mil barriles de desechos que ha producido la planta. Se nos comento que dentro de los proyectos de CVG se encuentra el desarrollo de un material que sustituya al asfalto hecho a partir de estos desechos que deja CVG Carbonorca. Dicho proceso aun se encuentra en desarrollo y no ha sido implementado del todo.

Elluz Herrera

Alejandro Font

Visita Técnica a Venalum

Venalum se constituyó para producir aluminio primario en diversas formas para el uso tanto en el mercado nacional como en el internacional.

Con la visita técnica realizada a la planta de la empresa se pudo observar y entender el proceso de obtención del aluminio, gracias a los guias que nos explicaron con detalle el mismo. La empresa se encuentra divida en varios sectores productivos como la planta de carbon, de reducción, de colada en donde se procesa la materia prima.

Ánodos de carbon

Almacen de los ánodos de carbon

Solo se pudo visitar el área de reducción y colada. La reducción electrolítica me parecio un proceso bastante interesante ya que aqui se realiza la transformación de la alumina en aluminio empleando para ello los anodos de carbon que se colocan dentro de las celdas las cuales estan conectadas en serie. Para la fecha estaban activas las 5 lineas de reduccion y cada linea posee 180 celdas lo cual da un total de 900 celdas operativas que hablan muy bien de como actualmente se maneja la empresa ya que tambien se pudo observar que existe un constante mantenimiento preventivo dentro del area para evitar las paradas innecesarias que se traducen en pérdidas económicas. Otro aspecto positivo que pude notar es el desarrollo de celdas con tecnologia venezolana y desarrollado por los ingenieros de venalum poniendose de manifiesto la calidad humana que labora alli.

Construcción de celda

Luego de la reducción el aluminio en estado líquido se trasega y se coloca en crisoles para transferirlo al área de Colada , donde se termina el producto a gusto del cliente; es decir, se le añaden los aleantes requeridos y luego los convierten en lingotes de diversos pesos, en cilindros y de aqui ya estan listos para comercializar.

Crisoles

Elluz Herrera
Alejandro Font