~.

CAPíTULO 2-FlUJÓ DEFlUIDds EN VÁLVULAS Y ACCESORIOS CRANE//2-2

.?tipos de válvulas y accesorios usados en sistemas de tuberías

Válvulas: La variedad en diseños de válvulas dificultauna clasificación completa.

Si las válvulas se clasificaran según su resistencia queofrecen al flujo, las que presentan un paso directo delflujo, como las válvulas de compuerta, bola, machoy de mariposa pertenecen al grupo de baja resisten-cia; las que tienen un cambio en la dirección del flu-jo, como las vál. ulas de globo y angulares, están enel grupo de alta resistencia.

En las páginas A-36 y A-37 se ilustran fotografías dealgunos diseños de las válvulas más usadas. En las pá-ginas A-47 a A-49 se ilustran accesorios típicos, cur-vas de tuberías y válvulas.

Accesorios: Los acoplamientos o accesorios paraconexión se clasifican en: de derivación, reducción,ampliación y desviación. Los accesorios como tes,cruces, codos con salida lateral, etc., puedenagruparse como accesorios de derivación.

Los conectores de reducción o ampliación sonaquellos que cambian la superficie de paso del fluido.En est~ clase están las reducciones y los manguitos.Los accesorios de desvío, curvas, codos, curvas en U,etc., son los que cambian la dirección de flujo.

Se pueden combinar algunos de los accesorios de laclasificación general antes mencionada. Además, hayaccesorios como cbnexiones y uniones que no sonresistentes al flujo, motivo por el cual no se con-sideran aquí.

/

4érdida de presión debida a válvulas y accesorios

Cuando un fluido se desplaza uniformemente poruna tubería recta, larga y de diámetro constante, laconfiguración del flujo indicada por la distribuciónde la velocidad sobre el diámetro de la tuberíaadoptauna forma característica. Cualquier obstáculo en latubería cambia la dirección de la corriente en formatotal o parcial, altera la configuración característicade flujo y ocasiona turbulencia, causando una pér-dida de energía mayor de la que normalmente se pro-duce en un flujo por una tubería recta. Ya que lasválvulas y accesorios en una línea de tuberías alteranla configuración de flujo, producen una pérdida depresión adicional.

La pérdida de presión total producida por unaválvula (o accesorio) consiste en:

L2.

La pérdida de presión dentro de la válvula.La pérdida de presión el! la tubería de entradaes mayor de la que se produce normalmente sino existe válvula en la línea. Este efecto es pe-queño.La pérdida de presión en id tubería de salida essuperior a la que se produce normalmente sino hubiera válvula en la línea. Este efectopuede ser muy grande.

3.

Desde el punto de vista experimental es difícil medirlas tres caídas por separado. Sin embargo, su efectocombinado es la cantidad deseada y puede medirseexactamente con métodos bien conocidos.

~_-M' ~P [XX] J

I«f-a-!..-:d-I-.b---j

~14Of

/::,.p 2I I, d -+,L I

e~..1

Figura2-1

La figura 2-1 muestra dos tramos de tubería delmismo diámetro y longitud. El tramo superior con-tiene una válvula de globo. Si las pérdidas de presiónl1P1y AP2se miden entre los puntos indicados, se en-cuentra que l1P1es mayor que l1P1.

En realidad, la pérdida debida a la válvula de longitud"d" es 11P¡menos la pérdida en un tramo de tuberíacon longitud "a + b". Las pérdidas, expresadas enfunción del coeficiente de resistencia "K" de variasválvulas y accesorios de las páginas A-46 a A-49, in-cluye la pérdida debida a la longitud de la válvula oaccesorios.

APÉNDICFA - PRQPIEDADESFíSICASDEAL:GUNOSFLUIDOS yCARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VALVULAS, ACCESORIOS y TUBERíAS CRANEA -36

Válvula de globo convencional

Válvula de globo, modelo en Y, convástago a 45o

Vf!iwla 00 retención convencional, de.obturador oscilante

A-15.. Tipos de válvulas

Válvula de globo convencional conobturador guiado

J;It1(J ..""""'~H~)

Válvula de retención y cierre, de pasorecto

Válvula de retención de paso totai conobturador oscilante

Válvula angular de globo convencional

Válvula de retención y cierre, de pasoangular

Válvula de retención de paso recto, conobturador ascendente

CRANEAPÉNDICEA - PROPIEDADESFíSICAS DEALGUNo.s FLUIDOS y

CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOSY TUBERíAS A - 37

Válvula de compuerta de cuña (tapaatornillada)

A-15. Tipos de válvulas (continuación)

Válvula de retención de dmcobasculante

Válvula de mariposa de rendimiento alto

Válvula de mariposa sin bridas

Válvulas de pie tipos oocilente yascendente

l.

.~

Válvula de compuerta de cuña flexible

(tapa con sello a presión)\

\

.--

.-., -

~~I

Válvulas de bola

Uave de troo vIasVit!IaS exterior y en sección

CHANEAPÉNDICE A - PROPIEDADES FíSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y

CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS,. ACCESORIOS Y TUBERíAS A ,-.47

A-24 TABLA DEL FAeTOR/'K" (pagiri'a :2 de 4)Coeficientes de resistencia (K) válidos para válvulas y accesorios

VÁLVULAS DE COMPUERTADe cuña, de doble obturador o tipo macho

(cónico)

rr~

VÁLVULAS DE RETENCiÓN DE DISCOOSCilANTE

~ .~--rl~~

l.i.. K z 100 fr K = 50 fr

Velocidad mínima en la tuberia para levantar totalmenteel obturador

(m/seg) = 45VV = 75#

(pie/seg) = 35 vll- = 60VV-

U/L Registradas = 120yv = 100VÁLVUlASDE RETENCiÓN DE

OBTURADOR ASCENDENTE

Si; ~ = 1, e = o K, = 8 fr

~< 1 y e <: 45° . . . . . . . . .. K 2 = Fórmula 5

~< 1 Y 45°< e <:180°. . ., K 2 = Fórmula 6

VÁLVULAS DE GLOBO Y ANGULARES

-11.-,....OO~Si:

\~~

cr:Si; ~ = 1. . . . K 1 = 600 f T

~ < 1. . . . K2 = Fórmula 7

~= 1 K, = 340ftVelocidad mínima en la tubería para levantar totalmente

el obturador '= 50 ~2 v'V m/seg 40 fJ2 pie/seg

Si;

~F

Si; ~= l.. .K, = 150fr

~~'1

[[¡Id"

Si: ~= 1...~K, ==55fT

~ < l. . . . K 2= Fórmula 7~ ==l. . . .K¡ = 55 frVelocidad mínima en la tubería para levantar totalmente

el obturador = 170 ~2 #m/seg 14° fJ2"víVPie/Seg

VÁLVULAS DE RETENCiÓN DE DISCOBASCULANTE

i=r-~~

Si; ~= 1. . . .K, = 55fr

Todas las válvulas de globo y angulares con asiento redu-cido o de mariposa

Si: ~ < 1. . . . K 2 = Fórmula 7

Pasos 01.= 5° 01.= 15°

50mm(2") a 200m(8")K= 40h 120h250mm (lO") a 350mm(14")K= 30h 90h

400mm(16") a 1200mm(48")K= 20fT 60frVelocidad mínima en la tubería para

100.JV 40VVabrir totalmente el obturador = m/seg

piel seg 80 VV 3°VV

A-48APÉNDICEA - PROPIEDADESFíSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y

CARACTERiSTICASPEL FLUJO EN VÁLVULAS¡ACCESORIOS y TUBERíAS CRANE

A-24. TABLA DEl. FACT0R "KIT (página 3 de 4)Coeficiemes de resistencia (K) válidos para válvulas y accesorios

VÁLVULAS DE RETENCIÓN YCIERRE

(Tipos recto y angular)

~Si:

~= 1.. . . K ¡ =400Ir

{3< 1. . .. K2 = Fórmula 7

Velocidad mínima en latubería para levantartotalmente el obturador

m/seg = 70/32 -JVe . " /=----

p¡e/seg = 55 {3' V V

~Si:

~ = 1. . .. K¡ = 300 Ir

{3< 1. . . . K 2= Fórmula 7

~Si:

~ = 1. . . . K¡ = 200 Ir

{3< l. . . . K2 = Fórmula 7

Velocidad mínima en latubería para levantartotalmente el obturador

= 95 /32 vV

= 75 {32VV

~-1

Si:~ = 1. . . . K¡ =350 fT

(3< 1. . . . K2 = Fórmula 7

m/seg::.: 75 {32 VV

velocidad mínima en la tubería para abrir totalmenteel obturador

pie/seg = 60 fJ~ 'V{r

rr~

{3= 1. . .. K¡ ::.:55 Ir

~ < 1. . .. K2 ::.:Fórmula 7

,...,.....

ll...

{3 ::.:1. . . . K¡ ::.:55 Ir

(3< 1. . . . K2 :;:Fórmula 7

Velocidad mínima en la tubería para levantartotalmente el obturador

mg/seg ::.: 170 (32 .JV (píe/seg) = 14° é v1I

VÁLVULASDE PIE CON FILTRO

Obturador ascendente Obturador oscilante

~d~ ~

K :;: 4201rVelocidad mínima en latubería para levantartotalmente el obturador

m/seg::.: 20 vVpie/seg = ¡ 5 VV

K::.: 751rVelocidad mínima en latubería para levantartotalmente el obturador

::.: 45 vV~ 35 ',f\:r

VÁLVULASDE GLOBO

~ ,d, , ~Si: {3 ::.:1, 8 ::.:O. . . . . . . '.' . . . . . . .. K ¡ ::.: 3 Ir

(3< 1 Y 8 <: 45° . . . . . , . . . . .. K2 ==Fórmula 5

(3< 1 y 45°<8<: 180° K2==Fórmula6

VÁLVULAS DE MARIPOSA

~~~Diámetro 50 mm (2") a 200 mm (8"). . . , . . K = 45 Ir

Diámetro 250 mm (10") a 350 mm (14"). . , K::.:35fT

Diámetro 400mm (16a) a 600 mm (24"). . . K::.: 25fT

CRANEAPÉNDICE A - PROP.IEDADESFíSICAS DE ALGUNOS FLUIDOS Y

CARACTERíSTICAS DEL FLUJO EN VÁLVULAS, ACCESORIOS Y TUBERíAS A-49

A-24. TABLA DEL FACTOR l/K" (página 4 de 4)Coeficientes de resistencia (K) válidos para válvulas y accesorios

VÁLVULAS DE MACHO Y LLAVES

Paso directo tres entradas

CODOS ESTÁN DAR

90° 45°

(jJ h('-i~-'a,'-d,

cBJ K =30fT K= 16fr

GJVista X-X

Si: {3= 1,K¡ = 18fr

Si: {3= 1, Si: {3= 1,K,=30fT K1=90fT

(3< 1 K2 = Fórmula6

CONEXIONES ESTÁNDAR EN "Tu

Flujo directo. . . . . . . . K =20 fr

Flujo desviado a 90° . . K =60 fr

ENTRADAS D~ TUBERíA

Con resaltehacia el' interior

A tope

Si:

CURVAS EN ESCUADRAO FALSA ESCUADRA

id

CURVAS Y CODOS DE 90° CON BRIDASO CON EXTREMOS PARA

SOLDAR A TOPE

raT

/,' J, I

K = 0.78 *de cantos vivos'Véanse losvalores de Ken la tabla

El coeficiente de resistencia KS1' para curvas que no seande 90° puede determinarse con la fórmula:

.KB=(n-1) (0.251Tfr~+0.5K) +Kn = número de curvas de 90°K =coeficiente de resistencia para una curva de 90°

(segÚn tabla)

CURVAS DE 180° DE RADIO CORTO

K = 50fr

~/.

-- --

Q¡ K

0° 2fT15° 4fT30° 8fT45° 15 fT60° 25fr75°

I 40fr90° 60fT

r/d K

0.00* 0.50.02 0.280.04 0.240.06 0.150.10 0.09

0.15 Ymás 0.04

r/d K r/d K

1 20fT 8 24fr1.5 14fT 10 30fT2 12fT 12 34fr3 12fr 14 38fr4 14fr 16 42fr6 17 fr 20 50fr

SAliDAS DE TUBERíA

Con resalte De cantos vivos Redondeada

.. I -K = 1.0 K =1.0 K= 1.0