C6 - Transporte de Liquidosmaterias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/Antiguo/2015 - 1 Cuatr./09... · Variador de Frecuencia. 6.1.2 Bombas reciprocantes - alternativas Son unidades

Industrias I 72.02

Transporte de Líquidos

72.02 – Industrias I Tranporte de Liquidos

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6 TRANSPORTE DE LIQUIDOS 6.1 Bombas Una bomba es una máquina que utiliza energía (motor), para incrementar la presión de un fluido (gas o líquido), para moverlo de un punto a otro. Las bombas se clasifican en tres grandes grupos:

• Centrífugas • Rotatorias • Reciprocantes

6.1.1 Bombas Centrífugas Principalmente utilizadas para fluidos en estado líquido. Esta denominación se aplica a las máquinas que poseen un rodete con álabes fijos (parte móvil), alojados dentro de una carcasa (parte fija) de forma adecuada (ver fig). El rodete está montado sobre el eje de la bomba, y a su vez éste esta acoplado con el motor. Las bombas centrifugas se caracterizan físicamente por tener la conexión de aspiración -succión muy próxima al eje de rotación; y su salida por la periferia de la carcasa. La acción de bombeo o transporte se produce por un aumento de impulso al fluido. Este impulso lo genera el giro de los álabes y la forma que tiene la carcasa. Al mismo tiempo, el movimiento del fluido que resulta a través de la bomba produce una disminución de presión en la entrada. Las dos características principales de este tipo de bombas, son el caudal y la presión; siendo éstas interdependientes, ya que están relacionadas con la forma, tamaño y velocidad de giro del rodete. Sus principales ventajas son:

• Caudal constante, • Presión uniforme, • Sencillez de construcción, • Tamaño reducido y • Flexibilidad de regulación.

Su principal desventaja es que necesitan estar “cebadas” es decir que debe haber líquido en la cañería de impulsión y en la carcasa. Este inconveniente se puede solucionar utilizando una válvula de retención en la cañería de aspiración, o utilizando bombas autocebantes.


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Rodetes de bombas centrífugas

CARCASA o VOLUTA

IMPULSOR

6.1.1.1 Tipos de bombas centrífugas y sus aplicaciones • Bombas Centrífugas Horizontales: El eje de la bomba se encuentra en el plano horizontal y son muy utilizadas por su fácil operación y mantenimiento. Se destacan las de diseño “Back Pull Out” (desarme por atrás) que permiten el fácil desmontaje del conjunto rotante sin desmontar la carcasa de las cañerías. Pueden ser monoetapas para presiones de hasta 16 bar, o multietapas con presiones de hasta 70bar. • Bombas Centrífugas Verticales: El eje de la bomba se encuentra en el plano vertical. Pueden ser monoetapas (generalmente sumergibles para bombeo de líquidos cloacales), o multietapas (sumergibles o no, para presiones altas) • Bombas Centrífugas Multietapas: Tanto las horizontales como las verticales tienen el mismo principio de funcionamiento a saber: Se montan uno o más rodetes, con sus respectivas ”cajas” envueltas, unidos a un mismo eje como una sola unidad, formando una bomba de varias etapas. La descarga de la primera etapa es aspirada por la segunda, la descarga de la segunda, aspirada por la tercera, y así sucesivamente. La capacidad de la bomba es el caudal que puede mover una etapa, la presión es la suma de las presiones de cada una de las etapas, menos una pequeña pérdida de carga.


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• Bomba Centrífuga Normalizada para Uso General (diseño Back Pull Out) CHAVETERO PARA CONEXION MOTOR

PATA SOPORTE Aplicaciones: Suministro de agua, Drenaje, Riego, Industria alimenticia, Química y Petroquímica, Alimentación de calderas, Aire acondicionado, Instalaciones contra incendio. • Bomba Centrífuga Partida Axialmente de Doble Aspiración EJE

IMPULSOR


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Aplicaciones: Bombeo de líquidos limpios o sucios. Suministro de agua urbano, elevación de aguas negras, bombeo de refrigeración de centrales eléctricas. Bombeo en buques y en refinerías. • Bomba Centrífuga Multietapa

IMPULSORES CARCASA O VOLUTA

MOTOR

MOTOR Aplicaciones: En aquellos casos que se requiere alta presión • Bomba Centrífuga Monoetapa Sumergible para Elevación de Líquidos Cloacales CONEXIÓN ELECTRICA MOTOR MOTOR

DESCARGA

BRIDA BRIDA VISTA SUPERIOR Aplicaciones: elevación de líquidos cloacales, desagotes de sótanos.


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• Bomba Centrífuga Vertical

MOTOR BORNERA

RODAMIENTO

EJE

IMPULSOR Aplicaciones: Suministro de agua, Industria alimenticia, Alimentación de calderas, Servicio contra incendio, Instalaciones de lavado, Ósmosis Inversa y todos aquellos casos que se requiera alta presión.


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• Bomba Sumergible de Pozo Profundo o Bomba Buzo a) Con Motor en la Superficie ACOPLAMIENTO MOTOR

RODAMIENTO BRIDA

EJE

COJINETE GUIA Aplicaciones: se emplean para la impulsión de aguas naturales y limpias, para descender el nivel de aguas subterráneas y para el agotamiento de aguas en minas y en instalaciones potabilizadoras de agua de mar. Su principal limitación es por los esfuerzos que se producen en el eje.


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Pueden trabajar a una profundidad máxima de 120m y elevar un caudal máximo de 120m3/h. b) Electrobomba de Motor Sumergido EJE BOMBA FILTRO EJE MOTOR MOTOR


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Una de las aplicaciones más importantes de este tipo de bombas es la extracción de agua de una napa subterránea. Para ello se sigue el siguiente procedimiento: 1- Se realiza la perforación 2- Se encamisa la misma, generalmente con un caño de P.V.C. 3- Se introduce la bomba con su correspondiente motor eléctrico, obviamente el mismo es blindado, y el hecho de que esté sumergido favorece su refrigeración. La bomba debe estar suspendida por medio de un cable de acero: jamas de los cables de alimentación eléctrica. Estas bombas son muy eficientes y pueden trabajar hasta una profundidad máxima de 600m y elevar un caudal máximo de hasta 280m3/h. Su principal fuente de desgaste es la arena que erosiona los álabes. Aplicaciones: extracción de aguas subterráneas, minería, fuentes

6.1.1.2 Relaciones fundamentales de las bombas centrífugas El caudal (Q) que eleva una bomba centrífuga, es proporcional al cambio de velocidad (N)

Q2=Q1 * (N2 / N1) La altura manométrica (H) es proporcional al cuadrado de la velocidad.

H 2 = H1 * (N2 / N1)2 La potencia absorbida (P) es proporcional al cubo de la velocidad.

P2 = P1 * (N2 / N1)3

Ejemplo: Una bomba gira N = 1460 R.P.M. con un caudal Q = 260m3/h, y sube a una altura H=20m, con una potencia absorbida de P= 17 Kw. Se cambia el motor por uno de 2900 RPM. Calcular las nuevas condiciones de trabajo. Q2 = Q1 * (N2 / N1) = 260 * (2900/1460)= 516,4 m3/h H 2 = H1 * (N2 / N1)2 = 20 * (2900/1460)2= 78 m P2 = P1 * (N2 / N1)3 =17 x (2900/1460)3 =133 Kw


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Es muy importante, antes de realizar estos cambios, consultar con el fabricante si la bomba soportará las nuevas condiciones de trabajo.

6.1.1.3 Regulación de caudal en las bombas centrífugas Se pueden utilizar las siguientes formas para controlar el caudal:

• Regulación del caudal por arranque parada • Regulación del caudal por estrangulamiento de la tubería que conduce el fluido

mediante el uso de válvulas manuales o automáticas • Regulación del caudal por variación de la velocidad de la bomba mediante el uso de

Variador de Frecuencia. 6.1.2 Bombas reciprocantes - alternativas Son unidades de desplazamiento positivo que descargan una cantidad definida de líquido durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia de la carrera. Existen tres tipos distintos:

• Aspirante • Impelente • Aspirante – Impelente


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6.1.3 Bombas reciprocantes - alternativas Son unidades de desplazamiento positivo que descargan una cantidad definida de líquido durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia de la carrera. Existen tres tipos distintos:

• Aspirante • Impelente • Aspirante – Impelente

6.1.3.1 Aspirante El funcionamiento de esta bomba es muy sencillo, y el mismo consiste en el desplazamiento hacia arriba y abajo del embolo. Cuando el embolo sube, se abre la válvula de retención-1 a causa de la succión que se genera. Posteriormente cuando se llega al punto superior y el émbolo comienza a bajar se cierra la válvula-1 y abre la válvula de retención–2 y el liquido fluye hacia la descarga. Por consiguiente, cuando el embolo sube la presión de este hace que el liquido salga por la descarga. Teóricamente este tipo de bomba podría levantar hasta 10 metros pero en la practica no supera los 7 metros.

6.1.3.2 Impelente El funcionamiento es muy similar a las aspirantes, con la pequeña diferencia que aquí la descarga esta por debajo del nivel del embolo en casi todo su recorrido. Asimismo puede observarse que el embolo no tiene válvula de retención sino

Válvula Retención-2





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que ahora esta en la unión del cuerpo de la bomba y conducto de descarga. También otra característica, es que parte del cuerpo de la bomba está sumergido en el fluido a transportar.

6.1.3.3 Aspirante – Impelente Esta bomba es una combinación de las vistas arriba. Aquí cuando el émbolo sube o baja, se esta produciendo la succión o descarga según corresponda. La succión se produce cuando el embolo sube y la válvula-1 esta abierta y la válvula-2 cerrada. La descarga se produce cuando el embolo baja y la valvula-1 esta cerrada y la valvula-2 abierta.

Otra característica, es que el cuerpo de la bomba no esta sumergido en el líquido (igual característica que las aspirantes)




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6.1.3.4 Bombas de potencia

6.1.3.5 Bomba a diafragma

Constan de un cigüeñal movido por una fuente externa generalmente un motor eléctrico. Cuando se mueve a velocidad constante proporciona un caudal prácticamente constante para una amplia variación de columna y tiene buena eficiencia En general se utiliza para altas presiones y es aconsejable que tengan una válvula de alivio con el objeto de proteger bomba y cañería. Las bombas de potencia desarrollan una presión muy elevada antes de detenerse

Las bombas a diafragma son especialmente aptas para bombear fluidos con sólidos en suspensión, fangos y líquidos corrosivos. También son muy utilizadas para transvasado y dosificado, teniendo gran utilización en la industria farmacéutica. Como el diafragma, el pistón que actúa sobre el diafragma puede ser movido por aire comprimido, son muy utilizadas en ambientes con peligro de explosión.

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6.1.3.6 Instalación de las Bombas Centrífugas Cuando el nivel del liquido a aspirar esta debajo de la bomba es conveniente que la distancia entre bomba y tanque sea la mínima posible. Si la bomba no es autocebante es necesario colocar una válvula de retención y es muy conveniente que esta este precedida por un filtro. Aguas arriba de la bomba es muy conveniente colocar otra válvula de retención de manera que al parar la misma el golpe de ariete no la afecte.También es muy conveniente utilizar una junta antivibratoria después de la válvula de retención para evitar que posibles vibraciones se trasladen a la cañería y la afecten. Las tuberías deben soportase independientemente de la bomba para evitar tensiones sobre la carcasa. La bomba no debería soportar el peso de la cañería de aspiración. A priori es muy normal que el diámetro de la cañería de aspiración sea 1 diámetro mayor que el de la cañería de impulsión. Si bien muchas bombas están preparadas para ser utilizadas a la intemperie es costumbre alojarlas en un cuarto de bombas, fácilmente accesible, es también muy conveniente que dicho cuarto tenga una rejilla que permita desalojar el agua fruto de pérdidas accidentales. La base de la bomba debe descansar sobre una superficie lisa y horizontal, puede ser necesario el uso de placas antivibratorias en algunos casos. La exacta alineación de la bomba con su eje de accionamiento es esencial para su buen funcionamiento. Una mala alineación de la bomba dará lugar a graves desgastes. Es necesario volver a comprobar la alineación después que a la bomba se le han fijado las uniones de las cañerías. Antes de poner en funcionamiento una bomba centrífuga es necesario que esta esté cebada.


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6.1.4 Mantenimiento • El mantenimiento es básicamente función de las horas de servicio de la bomba.

Podemos encontrar dos tipos de mantenimiento, uno preventivo y otro periódico. El preventivo se hace a los fines de controlar rápidamente el correcto estado del equipo; mientras que el periódico se hace a intervalos regulares de tiempo a fin de anticiparse a la rotura o fuera de servicio de la bomba (ej.: 1000horas de trabajo). A grandes rasgos se recomienda

• Verificar si hay fugas (en algunas bombas es necesario que exista una muy pequeña fuga en el prensa-estopa o empaquetadura para que se verifique el cierre hidráulico), consultar esto con el fabricante

• Verificar que la bomba gire sin trepitaciones, saltos y ruidos externos • Verificar el consumo de corriente eléctrica. • Las bombas que no tienen un uso continuo por ejemplo las de incendio se deben poner

en marcha periódicamente para evitar atascamientos. • Si están impulsadas por motores de combustión interna, esta prueba periódica es

fundamental debe hacerse con bastante frecuencia y que el motor funcione el tiempo necesario para recargar las baterías y disminuir la formación de sustancias gomosas en los tanques de combustible

• Verificar el estado de rodamientos y cambiar cuando se hayan cumplido la cantidad de horas indicadas por el fabricante

• Si son bombas centrifugas con sellos por anillo de agua, controlar el caudal de agua y la calidad de la misma.

Válvula de retención con filtro

Grampa de sujeción

Válvula de estrangulamiento

Junta Antivibratoria Válvula de Retención


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6.1.5 Bombas rotativas Consisten en una caja fija que contiene engranajes, aspas, pistones, levas, tornillos, que operan con una luz mínima. En lugar de "succionar" el liquido como lo hace una bomba centrífuga, lo atrapan y lo empujan contra caja fija en forma muy similar a como lo realiza el pistón de una bomba reciprocante. Pero a diferencia de una bomba de pistón, la bomba rotativa descarga con un flujo continuo. Si se desprecian los escapes, las bombas rotativas descargan un gasto constante independientemente de las presiones variables de descarga. Así pues la curva usual H-Q es prácticamente una línea horizontal. El desplazamiento de una bomba rotativa varía en forma directamente proporcional con la velocidad, solo que la capacidad puede verse afectada por viscosidades y otros factores. Su principal aplicación es para líquidos viscosos, pero en realidad pueden manejar casi cualquier fluido siempre que esté libre de sólidos abrasivos.

6.1.5.1 Tipos de bombas rotativas y sus aplicaciones

• Bomba Rotatoria de Engranajes Externos

• Bomba Rotatoria de Engranajes Externos

Constituye el tipo rotatorio más simple. A medida que los dientes de los engranajes se separan en el lado de succión de la bomba el líquido llena el espacio entre ellos. Este se conduce en una trayectoria circular hacia afuera y es expulsado al engranar los dientes.


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Se asemejan a las bombas del tipo de engranes en su forma de acción, tienen 2 ó mas rotores cortados con 3; 4 ó mas lóbulos en cada rotor. Estos se sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranes externos. Debido a que el líquido se descarga en un número mas reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba del tipo de engranes. Existen también combinaciones de bombas de engrane y lóbulo. • Bombas de tornillo Tienen de 1 a 3 tornillos roscados convenientemente que giran en una caja fija. Las bombas de un solo tornillo tienen un rotor en forma espiral que gira excéntricamente en estator. Las bombas de 2 y 3 tornillos tienen 1 ó 2 engranes locos, respectivamente, el flujo se establece entre las roscas de los tornillos y a lo largo del eje de los mismos. • Bombas de Aspas

Tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el rotor atrapando al líquido y forzándolo a entrar en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de aspas deslizantes utilizan aspas que presionan contra la carcasa. Esta presión es provocada por la fuerza centrífuga que se genera cuando gira el motor. El líquido atrapado entre las 2 aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de la bomba.


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• Bomba de Tubo Flexible o Peristáltica Estas bombas constan de un tubo flexible que se exprime por medio de un anillo de compresión sobre un eje excéntrico ajustable. Su principal aplicación es transvasado y dosificado de precisión de líquidos. Este tipo de bomba es muy utilizada en la industria farmacéutica


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PIEZA DE CONEXION VALV ESFERICA, RECTA MEDIDOR DE CON BRIDA TEMPERATURA

REDUCCION CON BRIDA VALV ESFERICA, ANGULO MEDIDOR VELOCIDAD REDUCCION EXCENTRICA VALV ESFERICA, TRES VIAS CON BRIDAS MEDIDOR DE VIBRACIONES VALV RECDUCTORA “T” CON BRIDAS DE PRESION CODO 90, C/BRIDAS Y PATAS VALV REDUCTORA DE BOMBA P/ LIQUIDOS PRESION TUBERIA EN “Y” GRIFO RECTO BOMBA CENTRIFUGA BRIDA CIEGA GRIFO,ANGULO JUNTA EXPANSION BOMBA ENGRANJES GRIFO TRES VIAS CODO EXPANSION “U” BOMBA EYECTORA GRIFO CUATRO VIAS CODO EXPANSION EN LIRA COMPRESOR, BOMBA DE VACIO VALV RETENCION FUELLE EXPANSION COMPRESOR DE ANILLO LIQUIDO, VALV RETENCION, RECTA VALVULA DE CIERRE VALVULA RETENCION, MOTOR ELECTRICO TIPO ADMISION RECTA VALV. CIERRE CON FUNCION DE SEGURIDAD VALVULA RETENCION INTERCAMBIADOR DE VALV. COMPUERTA TIPO ADMISION ANGULO CALOR, CAUDAL CRUZADO VALV RETENCION, TIPO VALV. MARIPOSA ESFERICA INTERCAMBIADOR DE CALOR, CAUDAL NO CRUZADO MEDIDOR DE PRESION TUBERIA CON BRIDAS MEDIDOR DE CAUDAL CODO 90 CON BRIDAS MEDIDOR DE TEMPERATURA CODO 45 CON BRIDA TUBO RECTO CON BRIDA

1.2 Simbología


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6.2 Demanda de agua y vapor en instalaciones industriales • Industria Quimica

COMPUESTOS Agua Vapor Acido acético de licor piroligeno 900 m3 por ton. HAc. (3) 29 000 a 33 500 kg por ton. HAc (3)

Acido acético directo (proceso Othmer) 24 600 kg por ton. HAc (3)

Alcohol industrial 100 l. por l. de alcohol (2) 6 kg por 1 alcohol prueba 190 (3)

Alúminia (proceso Bayer) 24 m3 por ton. A12O. 3H2O (3) 6 800 kg por ton. A12O3. 3H2O. (3)

Amoniaco, sintetico 117 m3 por ton. de NH3 líquido (1,3)

Butadieno 1200 m3 por ton. de butadieno (2)

Dióxido de Carbono, 85 m3 por ton. (O2 (1) 75 m3 por ton. CO2 (sólido de gas al 18 %. (3)

9 080 kg por ton. de CO2 sólido de gas al 18%.

Cáustica, sosa (proceso de cal sódica)

8 900 kg por ton. NaOH en solución al 11%. 80 m3 por ton NaOH en sol. al 11%

1 225 kg por ton. de NaOH en solución al 11% (3)

Cáustica, soda (electrolítica) 9 080 kg por ton. de NaOH al 76% (3)

Nitrato de Celulosa 420 l. por kg nitrato de celulosa (3) 38 m2 por ton. de nitrato de celulosa (1)

Carbón y químicos de madera 246 m3 por ton. de CaAc2 (3) 29 000 kg por ton de CaAc2 (3)

Aceite de semilla de Algodón

20 l. por l. de aceite (3) 0.6 l. por l. de aceite duro (3)

1.8 kg por l. de aceite (3) 0.06 kg por l. de aceite duro (3)

Glicerina 4.15 m3 por ton. de glicerina (1) 3 630 kg por ton. de glicerina (3) Ácido clorhídrico (proceso salino) 11 m3 por ton. de HCl 20º Bé (3)

Ácido clorhídrico (proceso sintético) 1.9-3.8 m3 por ton. de HCl a 20º Bé (3)

Oxígeno liquido 27 m3 por m 3 de O2 (3)

Jabón de lavar 0.85 m3 por ton. de jabón (3) 1.9 m3 por ton. de jabón (2)

1 820 kg por ton. de jabón (3)

Ceniza de sosa (proceso de sosa amoniaco) 56-58 m3 por ton. de ceniza de sosa al 58% (1. 3)

Bicromato de sodio 2 720 kg por ton. de bicromato de sodio. (3)

Clorato de sodio 230 m3 por ton. de clorato de sodio (3) 5 000 kg por ton. de clorato de sodio (3)

Sulfato de sodio, natural 1 660 kg por ton. de Na2SO4 anhidro (95 + %).

Dióxido de azufre, liquido 77 m3 por ton. de SO2 liquido (3) 3 100 kg por ton. de SO2 liquido (3)

Rayón Viscoso 680 a 756 m3 por ton. de hilo viscoso. 63 500 kg por ton. de hilo viscoso (3)

Refinación de ácidos grasos 630 Kg por ton cargada

Pólvora 756m3 por ton. de pólvora

Gelatina 182 Kg por ton gelatina

Hidrógeno 2.500m3 por ton H2

Cloruro de Potasio 150-190 m3 por ton KCl 1.135 Kg por ton de KCl


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Lactosa 756 – 836 m3 por ton lactosa 36.300 Kg pot ton lactosa

Fenol 1.820 Kg por ton de fenol

Acido Sulfúrico 10.7 m3 por ton H2SO4

Acido Fosfórico 28.4 m3 por ton P2O4; al 35% de ácido 355 Kg por ton P2O4; al 35% de ácido

• Industria alimenticia

Productos Agua Vapor Pan 1.9 a 3.7 m3 por ton. de pan (4) 273-454 kg por ton. de pan (4)

Destilación Cerveza 1.8 m3 por barril de cerveza (5)

Whisky 80 l por l de whisky (5)

Espárragos 26.5 m3 por 100 cajas de latas No. 2 (1. 5)

Maíz enlatado 9.4 m3 por 100 cajas de latas No. 2 (5)

Espinacas 68 m3 por 100 cajas de latas No. 2 (1. 5)

Tomates enlatados, salsa 26.5 m3 por 100 cajas de latas No. 2 (1)

Maíz refinado 1.25 m3 por ton. de maíz (1)

Gelatina comestible 50-76 m3 por ton. de gelatina (4)

Aceite comestible 22 l por l de aceite comestible (3)

Empaque de carne 208 m3 por cada 100 cerdos (1. 5)

Queso 15 m3 por ton de queso (1. 5)

Productos Lácteos 12 l por l de leche (2)

Azúcar - Remolacha 8.2 m3 por ton. azúcar refinada (3)

Caña de Azúcar, refinada 3.8 m3 por ton. de azúcar (2) 1 590 kg por ton. de azúcar

Deshidratación de vegetales 138 m3 por ton. de producto (1)

• Usos varios

Productos Agua Vapor Cemento, Portland 2.84 m3 por ton. de cemento (2. 3)

Carbón Coque, subproducto Carbonización Lavado

5.4-10.8 m3 por ton. de coque (3) 13.2 m2 por ton. de carbón carbonizado (1) 1.47 m3 por ton. de carbón (1)

268-390 kg por ton. de Coque (3)

Hospitales 0.520-1.3 m2 por día por cama (2. 5)

Hoteles 1.04-1.9 m2 por día por cuarto de huéspedes. (2. 5)


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Petróleo Gasolina Gasolina, Aviación Refinado

7 a 10 l por l de gasolina. (2) 25 l por l de gasolina de aviación (2) 290 m3 por 100 barriles de crudo (1)

Fabricas de Papel 18.9-57 m3 por ton. de pulpa (2) 1 420 kg para decolorar 1 ton. (3)

Lana de Roca 15-19 m3 por ton. de lana de roca ( 1. 3)

1 360 kg por ton. de lana de roca (3)

Acero Manufacturado Acero en Lingote Lingote de Hierro (pig iron)

158 m3 por ton de acero. (2) 68 m3 por ton de acero. (2) 15.1 m3 por ton. de hierro en lingote (1)

Sistemas de Incendios (según Código de Edificación de la Capital Federal)

10l por m2 de superficie, un mínimo de 10m3 y un máximo de 40.000m3 por cada 10.000 de superficie cubierta. Cuando se exceda esta superficie se debe aumentar la reserva en la proporción de 4l por m2 hasta totalizar una capacidad de 80m3 contenida en tanques no inferiores a 20m3 de capacidad cada uno.


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6.3 VÁLVULAS 6.3.1 Introducción Básicamente son elementos que regulan el flujo de fluidos. Pueden estar construidas en diversos materiales como ser: aceros al carbono, acero inoxidable, bronce, fundición de hierro, P.V.C., P.P.N, A.B.S., o una combinación de los antes nombrados; por ejemplo cuerpo de acero revestido interiormente en Teflón. El accionamiento puede ser manual o a distancia por medio de un actuador (este puede ser eléctrico, hidráulico o neumático). Las válvulas de mayor uso son:

• Válvula Esclusa o de Compuerta, • Válvula a Pistón o Embolo, • Válvula Esférica o a Bola, • Válvula Mariposa, • Válvula a Diafragma, • Válvula de Retención, • Válvula de Alivio.

6.3.2 Válvula Esclusa La válvula esclusa o también llamada de compuerta, está compuesta por un disco (compuerta) que sube y baja verticalmente por una guía que a su vez actúa como junta selladora. El movimiento del disco se logra por medio de un vástago (generalmente roscado) en forma perpendicular al flujo. Al girar el volante se cumple con la acción de abrir y cerrar la válvula, de esta forma se actúa sobre el vástago. Un detalle a destacar de esta válvula es que, para instalaciones criticas como son las de incendio, permite visualizarse fácil y rápidamente la condición actual de la válvula (abierta o cerrada). Entre sus características podemos decir que es una válvula de cierre lento (su reduce así el golpe de ariete), muy robusta y que puede soportar un tratamiento poco cuidadoso por parte del operador. Las perdidas de carga son bajas cuando la apertura es al cien por ciento. Aplicaciones: Redes de agua, Tratamientos cloacales, Industrias alimenticias, barcos areneros.


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Partes de la Válvula

• Volante • Vástago roscado • Disco guillotina o Compuerta • Bridas • Junta o Asiento

VASTAGO ROSCADO

VOLANTE

COMPUERTA BRIDA


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6.3.3 Válvula Globo El funcionamiento es bastante similar a la esclusa, solo que al estar parcialmente abierta la cavitación que ocurre es menor. Podemos decir que la cavitación es la formación de burbujas de aire formadas espontáneamente por un cambio de la presión reinante en el medio. De acuerdo a lo mostrado en la figura de abajo, el cierre de la válvula es bastante lento. Partes de la Válvula: • Volante • Vástago • Asientos • Empaquetadura • Cuello de Prensaestopa • Cuerpo Produce una considerable pérdida de carga aún estando totalmente abiertas. . Aplicaciones: Es una excelente válvula para uso en control 6.3.4 Válvula Mariposa Es una válvula de diseño muy sencillo, sirve para controlar el caudal del fluido que por ella pasa. Entre sus características principales se destacan, su cierre rápido, limpieza segura (en los procesos CIP “Clean-in-Place” la solución de limpieza pasa por las dos caras de la clapeta haciendo muy efectiva y confiable la limpieza).


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El uso de válvulas mariposa no es aconsejable en cañerías de largo trayecto y en velocidades de circulación de fluido altas, pues podrían producirse golpes de ariete en el momento del cierre de la válvula. Como desventajas podemos mencionar una considerable pérdida de carga y turbulencia aún estando totalmente abiertas. Aplicaciones: Su principal uso es en la industria alimenticia. Partes de una Válvula:

• Vástago • Clapeta • Cuerpo • Junta • Bridas • Actuador Eléctrico o Neumático

BRIDA ACTUADOR VASTAGO

Clapeta

Junta


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6.3.5 Coeficiente de Capacidad Cv El Cv es definido como el número de galones por minuto (gpm.U.S.) de agua a 60 ºF, que pasará a través de una válvula totalmente abierta con una caída de presión de 1psi a través de la válvula. En Europa son muy usados los coeficientes Kv y Av. Si una válvula es demasiado pequeña, no dejará pasar el caudal requerido. La válvula tendrá que ser descartada y reemplazada por una válvula de tamaño más grande Una válvula de tamaño insuficiente jamás entregará el caudal pleno, de tal manera reducirá sensiblemente el rango de caudal controlable. Una válvula sobredimensionada estrangulará cerca de la posición cerrada y el rango pleno de control de la válvula no será utilizado. Cuando el tapón estrangula muy cerca del asiento, se producen elevadas velocidades de fluido que pueden causar daño por erosión. La válvula ideal, es aquella que funcionará entre el 40% y 70% de su rango de apertura; nunca abrirá totalmente bajo condiciones de caudal máximo, ni tenderá a cerrar cerca de la posición del asiento bajo condiciones mínimas. Cuando se grafica el Cv ó capacidad de la válvula, versus el % de carrera de la válvula, de 0 a 100 %, se genera una curva. Las formas de esta curva pueden ser variadas. La curva generada es llamada la "curva característica de diseño” de la válvula. Las características de las válvulas se dividen en: característica a igual porcentaje y característica lineal.

6.3.5.1 Característica Igual Porcentaje Para un incremento igual en la posición del vástago de la válvula, ocurrirá un cambio igual en el porcentaje de la capacidad de la válvula.

6.3.5.2 Característica Lineal Para un incremento igual en la posición del vástago de la válvula, hay un correspondiente incremento en el caudal. Esto significa que el caudal es proporcional a la posición del vástago de la válvula Generalmente, las empresas de primera línea, cuando uno hace una consulta o compra de una válvula le presente en sus catálogos las curvas y valores de Cv. Los datos tabulados en esas tablas han sido convenientemente determinados y suministran las características siguientes: • Permite la apropiada selección de internos


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• Permite la determinación del porcentaje de apertura requerido para la aplicación especificada.

• Posibilita la selección apropiada del tamaño de cuerpo de la válvula y diámetro de pasaje, para satisfacer la aplicación requerida.

• Identifica los Cv controlables mínimos recomendables.

• Lista los coeficientes de Cv, para la válvula en cuestión y también los Cv a varios % de apertura.

6.3.5.3 Kv y Av Kv y Av son también coeficientes de capacidad de caudal, pero mientras que el Cv es definido usando unidades Inglesas, Kv y Av son definidos usando unidades Métricas CGS y SI respectivamente. La relación siguiente, existente entre el Cv, Kv y Av es: Kv = 0.865 x Cv

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