domingo, 28 de octubre de 2018
QUE ES UNA VÁLVULA
Una válvula es un dispositivo mecánico destinado a controlar, retener, regular o dar paso a un fluido.
Básicamente la válvula es un ensamblaje compuesto de un cuerpo con conexión a una tubería, y de un obturador operado por un accionamiento, que impide el paso del fluido cuando esta en posición de cierre en contacto con los sellos.
Además de los elementos y sistemas de estanqueidad intrínsecos para cada tipo de válvula, éstas pueden llevar incoporadas una serie de accesorios como posicionadores, transductores, reguladores de presión, etc. que proporcionan información y facilitan también la automatización de la válvula.
Acontinuacion se le mostrara un video de lo dicho anteriormente:
ANÉCDOTA HISTORICA
A principios de la década de 1960, el gerente de proyecto de una empresa de ingeniería estadounidense fijó su residencia en Omuta, una pequeña población en Kyushu, la isla más meridional del Japón, en donde la empresa participaba en la construcción de una planta de proceso que habían diseñado y proyectado.
Todas las inmediaciones se destinaban al cultivo de arroz, trigo, té y naranjas, en terrazas, en laderas de las montañas, Tanto las terrazas como los terrenos planos en las faldas de los montes tenían riego y toda la zona tenía una cuadrícula de zanjas y acueductos para riego con el fin de conducir y distribuir el agua recolectada en las montañas.
Desde la parte posterior de su casa, el gerente residente se sorprendió al ver una serie de postes delgados, rectos, equiespaciados, que se extendían sobre los campos. Conforme pasó el tiempo, vio que un trabajador japonés se aproximaba a los postes cada cierto tiempo y parecía que los inspeccionaba y que los limpiaba con una brocha o los pintaba.
Nuestro gerente se decidió a caminar por los campos para un examen más cercano y descubrió que los postes, varillas de acero roscadas. Eran los vástagos de válvulas de compuerta que regulaban el agua en loa canales de riego.
Más tarde nuestro hombre se topó por casualidad con el japonés encargado del mantenimiento, habló con él y supo que los canales de riego se habían abierto en 1904 y tenían válvulas de corredera de madera que fueron sustituidas por válvulas de hierro fundido en 1924. El encargado del mantenimiento era de la tercera generación que trabajaba en el servicio del sistema y limpiaba con cepillo las válvulas y engrasabas los vástagos en forma periódica. Este hombre no recordaba una sola válvula que se hubiera necesitado reemplazo o reparación.
La represa de ikyushu en la India, es un ejemplo de obras de ingeniería que usan válvulas para la regulación del caudal que fluye por sus tuberías de alta presión.
Todas las inmediaciones se destinaban al cultivo de arroz, trigo, té y naranjas, en terrazas, en laderas de las montañas, Tanto las terrazas como los terrenos planos en las faldas de los montes tenían riego y toda la zona tenía una cuadrícula de zanjas y acueductos para riego con el fin de conducir y distribuir el agua recolectada en las montañas.
Desde la parte posterior de su casa, el gerente residente se sorprendió al ver una serie de postes delgados, rectos, equiespaciados, que se extendían sobre los campos. Conforme pasó el tiempo, vio que un trabajador japonés se aproximaba a los postes cada cierto tiempo y parecía que los inspeccionaba y que los limpiaba con una brocha o los pintaba.
Nuestro gerente se decidió a caminar por los campos para un examen más cercano y descubrió que los postes, varillas de acero roscadas. Eran los vástagos de válvulas de compuerta que regulaban el agua en loa canales de riego.
Más tarde nuestro hombre se topó por casualidad con el japonés encargado del mantenimiento, habló con él y supo que los canales de riego se habían abierto en 1904 y tenían válvulas de corredera de madera que fueron sustituidas por válvulas de hierro fundido en 1924. El encargado del mantenimiento era de la tercera generación que trabajaba en el servicio del sistema y limpiaba con cepillo las válvulas y engrasabas los vástagos en forma periódica. Este hombre no recordaba una sola válvula que se hubiera necesitado reemplazo o reparación.
La represa de ikyushu en la India, es un ejemplo de obras de ingeniería que usan válvulas para la regulación del caudal que fluye por sus tuberías de alta presión.
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VÁLVULAS MAS USADAS COMUNES
El tipo de válvula dependerá de la función que debe efectuar dicha válvula:
· De cierre( bloqueo)
· De estrangulación
· Para impedir el flujo inverso ( de retención)
Lo anterior se debe determinar según las necesidades de la unidad y del sistema para el cual se destina la válvula.
Dado que hay diversos tipos de válvulas disponibles para cada función, también es necesario determinar las condiciones del servicio ñeque se emplearán las válvulas. Es de importancia primordial conocer las características químicas y físicas de los fluidos que se manejan. Prestar atención a:
El tipo de servicio:
· Líquidos.
· Gases.
· Líquidos con gases.
· Líquidos con sólidos.
· Gases con sólidos.
· Vapores generados instantáneamente por la reducción en a presión del sistema.
· Con corrosión o sin corrosión.
· Con erosión o sin erosión.
Una vez definidas las funciones y el tipo de servicio, se puede seleccionar el tipo de válvula usando la lista de la clasificación de válvulas.
Acontinuacion se le mostrara un vídeo de lo dicho anteriormente:
· De cierre( bloqueo)
· De estrangulación
· Para impedir el flujo inverso ( de retención)
Lo anterior se debe determinar según las necesidades de la unidad y del sistema para el cual se destina la válvula.
Dado que hay diversos tipos de válvulas disponibles para cada función, también es necesario determinar las condiciones del servicio ñeque se emplearán las válvulas. Es de importancia primordial conocer las características químicas y físicas de los fluidos que se manejan. Prestar atención a:
El tipo de servicio:
· Líquidos.
· Gases.
· Líquidos con gases.
· Líquidos con sólidos.
· Gases con sólidos.
· Vapores generados instantáneamente por la reducción en a presión del sistema.
· Con corrosión o sin corrosión.
· Con erosión o sin erosión.
Una vez definidas las funciones y el tipo de servicio, se puede seleccionar el tipo de válvula usando la lista de la clasificación de válvulas.
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ASPECTOS IMPORTANTES EN EL USO DE LAS VÁLVULAS
a) Cuando una válvula se usa para regulación del caudal, la energía potencial a su entrada se convierte en energía cinética a l a salida, donde la velocidad será igual a la velocidad de chorro, correspondiente a la diferencia de la carga efectiva total a la entrada y a la carga estática a la salida.
La cantidad de energía contenida en grandes chorros es enorme, por lo que en el diseño de válvulas de regulación o servicio es esencial tomar precauciones para evitar daños a las válvulas mismas y a las estructuras cercanas.
b) Selección del tipo
La selección del tipo de válvula depende principalmente de las condiciones del servicio que vaya a proporcionar.
Por ejemplo, para el sistema embalse-tubería-almenara aguas arriba-casa de máquinas, de la Central Hidroeléctrica PORCE II, la válvula más adecuada es la esférica con un diámetro aproximado de 2m (la de mayor diámetro a usar en Colombia), debido a que en este caso el caudal promedio a transportar por tubería de acero es muy grande, del orden de 400m3/s.
La selección de la válvula depende además de:
1) Influencia de las impurezas en el agua
Cuando el agua vaya cargada con arena, limo o carbonatos, las válvulas con flujo concéntrico y pasos muy chicos(giros) tienen el inconveniente de que se pueden obturar y quedar fuera de servicio. Para este tipo de servicio probablemente la válvula tipo mariposa sea la más conveniente
2) Consideraciones sobre difusión
Cuando la dispersión proveniente de válvulas de descarga libre tiene alguna objeción, como en el caso de instalaciones eléctricas cercanas, las válvulas de aguja pueden ser una solución adecuada, debido a la descarga concentrada.
Las tipo mariposa para aberturas parciales y las de chorro divergente efectúan una considerable dispersión del chorro, Debido a estas condiciones, algunas válvulas requieren tanques disipadores.
3) Mantenimiento
En la selección del tipo de válvula se deben hacer consideraciones de mantenimiento, como lo es la facilidad y frecuencia de las reparaciones, lo que tendrá importancia en los costos de operación y confiabilidad del servicio.
La cavitación es una amenaza siempre presente en válvulas de gran carga y ha sido una de las principales causas de la discontinuidad ocasionadas por las primeras válvulas de aguja, sometidas a requerimientos estrictos de mantenimiento.
4) Selección final
Si dos o más válvulas son de igual manera adecuadas funcionalmente para un determinado proyecto, la selección de la válvula dependerá de su costo inicial y costo de mantenimiento.
5) Válvulas de emergencia
En tuberías a presión no es suficiente la instalación de sólo una válvula de servicio. Es necesario considerar también la colocación de una válvula para emergencia o cierre por mantenimiento, localizada y controlada de manera que el cierre rápido por emergencia, en condiciones desbalanceadas, esté asegurado en cualquier circunstancia y no se produzca así golpe de ariete.
c) Consideraciones sobre dimensiones
Las válvulas tipo mariposa pueden ser del mismo diámetro que la tubería o un poco mayor, y las de tipo esférico es usual que el diámetro sea el mismo que el de la tubería, como las tres válvulas esféricas a la entrada de casa de máquinas que reciben el flujo proveniente de la represa en PORCE II.
Acontinuacion se les mostrara un video de lo dicho anteriormente:
CLASES DE VÁLVULAS POR FUNCIÓN DEFINIDA Y USOS MAS COMUNES
I. Para servicio de bloqueo o cierre son :
· Válvulas de compuerta: Resistencia mínima al fluido de la tubería. Se utiliza totalmente abierta o cerrada. Accionamiento poco frecuente.
· Válvulas de macho: Cierre hermético. Deben estar abiertas o cerradas del todo.
· Válvulas de bola: No hay obstrucción al flujo. Se utiliza para líquidos viscosos y pastas aguadas. Se utiliza totalmente abierta o cerrada.
· Válvulas de mariposa: Su uso principal es cierre y estrangulación de grandes volúmenes de gases y líquidos abaja presión. Su diseño de disco abierto, rectilíneo, evita cualquier acumulación de sólidos; la caída de presión es muy pequeña.
II. Para servicio de estrangulación:
· Válvulas de globo: Son para uso poco frecuente. Cierre positivo. El asiento suele estar paralelo con el sentido del flujo; produce resistencia y caída de presión considerables.
· Válvulas de aguja: Son básicamente válvulas de globo que tiene un macho cónico similar a una aguja, que ajusta con precisión en su asiento. Se puede tener estrangulación exacta de volúmenes pequeños porque el orificio formado entre el macho cónico y al asiento cónico se puede variar a intervalos pequeños y precisos.
· Válvulas en Y: Son válvulas de globo que permiten el paso rectilíneo y sin obstrucción igual que las válvulas de compuerta.
· Válvulas de ángulo: Son similares a las de globo, su diferencia principal es que el flujo del fluido hace un giro de 90°
· Válvulas de mariposa: Trabajan a presiones de 150 psi hasta el vacío.
III. Las válvulas que no permiten el flujo inverso ( de retención) actúan en forma automática ante los cambios de presión para evitar que se invierta el flujo, como la válvula de cheque por ejemplo.
En amplia gama de procesos el ingeniero se encuentra con el problema de seleccionar un dispositivo de desahogo para una situación específica; hay entonces disponibles diversos tipos de ellos. Aunque ninguno es adecuado para todos los servicios. Cada uno es idóneo para una aplicación particular.
IV. Los dispositivos se dividen en dos grupos generales:
1) válvulas y 2) discos de ruptura. En este artículo solo se tratará el temas de las válvulas.
Las válvulas están bajo carga de resorte, salvo que operen con un piloto del tipo de falla sin peligro, y si se utilizan para vapor o aire tienen una palanca para abrir la válvula si la presión del recipiente es mayor del 75% de la presión de desahogo.
Además, las válvulas se subdividen en:
a) Válvulas se seguridad.
b) Válvulas de desahogo.
Una válvula de seguridad es un dispositivo automático para desahogo de presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula y que se caracteriza por su acción de disparo para plena apertura. Generalmente se utiliza en servicios con gas o vapores.
En la industria, el término válvula de seguridad se aplica en general a las utilizadas en servicio para vapor de calderas.
Una válvula de desahogo es un dispositivo automático para desahogo de la presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula y que tiene apertura adicional con el aumento en la presión en relación con su funcionamiento. Su servicio principal es con líquidos.
El término válvula de desahogo se aplica en cualquier tipo de dispositivo para este fin. En términos estrictos, se debe aplicar a una válvula diseñada para servicios con líquidos; casi todas estas válvulas son pequeñas.
Las válvulas de desahogo se utilizan en la descarga de la bombas para la dilatación térmica del líquido en tuberías que se pueden obstruir o que están expuestas a la radiación solar u otras fuentes de calor. Estas válvulas no suelen ser adecuadas para servicio con polímeros porque éstos tienden a sedimentarse y a obstruir o pegar la válvula.
Los materiales para los resortes de las válvulas suelen ser de acero al carbono para servicio a menos de 450°F. Para una temperatura mayor, se necesitan resortes con aleación de tungsteno y también hay resortes de acero inoxidable. Están disponibles diversos tipos de revestimientos a la corrosión.
V. También existen las Válvulas de desahogo de seguridad que al igual que las anteriores son un dispositivo automático, accionado por presión, también se puede utilizar para vapor o calderas, pero la aplicación más importante es en los recipientes de presión sin fuego. Además se usan en la descarga de bombas y compresores.
Cuidados: No debe emplearse en servicio con polímeros, si se usa en servicio que produzca carbonatación, se debe utilizar una purga de vapor a la entrada.
Acontinuacion se les mostrara un video de lo dicho anteriormente:
· Válvulas de compuerta: Resistencia mínima al fluido de la tubería. Se utiliza totalmente abierta o cerrada. Accionamiento poco frecuente.
· Válvulas de macho: Cierre hermético. Deben estar abiertas o cerradas del todo.
· Válvulas de bola: No hay obstrucción al flujo. Se utiliza para líquidos viscosos y pastas aguadas. Se utiliza totalmente abierta o cerrada.
· Válvulas de mariposa: Su uso principal es cierre y estrangulación de grandes volúmenes de gases y líquidos abaja presión. Su diseño de disco abierto, rectilíneo, evita cualquier acumulación de sólidos; la caída de presión es muy pequeña.
II. Para servicio de estrangulación:
· Válvulas de globo: Son para uso poco frecuente. Cierre positivo. El asiento suele estar paralelo con el sentido del flujo; produce resistencia y caída de presión considerables.
· Válvulas de aguja: Son básicamente válvulas de globo que tiene un macho cónico similar a una aguja, que ajusta con precisión en su asiento. Se puede tener estrangulación exacta de volúmenes pequeños porque el orificio formado entre el macho cónico y al asiento cónico se puede variar a intervalos pequeños y precisos.
· Válvulas en Y: Son válvulas de globo que permiten el paso rectilíneo y sin obstrucción igual que las válvulas de compuerta.
· Válvulas de ángulo: Son similares a las de globo, su diferencia principal es que el flujo del fluido hace un giro de 90°
· Válvulas de mariposa: Trabajan a presiones de 150 psi hasta el vacío.
III. Las válvulas que no permiten el flujo inverso ( de retención) actúan en forma automática ante los cambios de presión para evitar que se invierta el flujo, como la válvula de cheque por ejemplo.
En amplia gama de procesos el ingeniero se encuentra con el problema de seleccionar un dispositivo de desahogo para una situación específica; hay entonces disponibles diversos tipos de ellos. Aunque ninguno es adecuado para todos los servicios. Cada uno es idóneo para una aplicación particular.
IV. Los dispositivos se dividen en dos grupos generales:
1) válvulas y 2) discos de ruptura. En este artículo solo se tratará el temas de las válvulas.
Las válvulas están bajo carga de resorte, salvo que operen con un piloto del tipo de falla sin peligro, y si se utilizan para vapor o aire tienen una palanca para abrir la válvula si la presión del recipiente es mayor del 75% de la presión de desahogo.
Además, las válvulas se subdividen en:
a) Válvulas se seguridad.
b) Válvulas de desahogo.
Una válvula de seguridad es un dispositivo automático para desahogo de presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula y que se caracteriza por su acción de disparo para plena apertura. Generalmente se utiliza en servicios con gas o vapores.
En la industria, el término válvula de seguridad se aplica en general a las utilizadas en servicio para vapor de calderas.
Una válvula de desahogo es un dispositivo automático para desahogo de la presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula y que tiene apertura adicional con el aumento en la presión en relación con su funcionamiento. Su servicio principal es con líquidos.
El término válvula de desahogo se aplica en cualquier tipo de dispositivo para este fin. En términos estrictos, se debe aplicar a una válvula diseñada para servicios con líquidos; casi todas estas válvulas son pequeñas.
Las válvulas de desahogo se utilizan en la descarga de la bombas para la dilatación térmica del líquido en tuberías que se pueden obstruir o que están expuestas a la radiación solar u otras fuentes de calor. Estas válvulas no suelen ser adecuadas para servicio con polímeros porque éstos tienden a sedimentarse y a obstruir o pegar la válvula.
Los materiales para los resortes de las válvulas suelen ser de acero al carbono para servicio a menos de 450°F. Para una temperatura mayor, se necesitan resortes con aleación de tungsteno y también hay resortes de acero inoxidable. Están disponibles diversos tipos de revestimientos a la corrosión.
V. También existen las Válvulas de desahogo de seguridad que al igual que las anteriores son un dispositivo automático, accionado por presión, también se puede utilizar para vapor o calderas, pero la aplicación más importante es en los recipientes de presión sin fuego. Además se usan en la descarga de bombas y compresores.
Cuidados: No debe emplearse en servicio con polímeros, si se usa en servicio que produzca carbonatación, se debe utilizar una purga de vapor a la entrada.
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OTROS ASPECTOS DE LAS VÁLVULAS
Válvula de compuerta
La válvula de compuerta supera en número a los otros tipos de válvulas en servicios en donde se requiera circulación ininterrumpida y poca caída de presión. Las válvulas de compuerta no se recomiendan para servicios de estrangulación, porque la compuerta y el sello tienden a sufrir erosión rápida cuando restringen la circulación y producen turbulencia con la compuerta parcialmente abierta.
Cuando la válvula está abierta del todo, se eleva por completo la compuerta fuera del conducto del flujo, por lo cual el fluido pasa en línea recta por el conducto que suele tener el mismo diámetro que la tubería.
Las características principales del servicio de las válvulas de compuerta incluyen: cierre completo sin estrangulación, operación poco frecuente y mínima resistencia a la circulación.
Válvulas de globo
Se usan para cortar o regular el flujo del líquido y este último es su uso principal.
Las principales características de los servicios de estas válvulas es que incluyen operación frecuente, estrangulamiento al grado deseado de cualquier flujo, para gases y aire, y alta resistencia y caída tolerable de presión en la línea.
Válvulas de mariposa
Son uno de los tipos más usuales y antiguos que se conocen. Son sencillas, ligeras y de bajo costo. El costo de mantenimiento también es bajo porque tienen un mínimo de piezas móviles. El uso principal de las válvulas de mariposa es para servicio de corte y de estrangulación cuando se manejan grandes volúmenes de gases y líquidos a presiones relativamente bajas.
Válvulas de mariposa, muy usadas en tuberías de baja presión.
Válvulas de macho
El uso principal de estas, es en servicio de cote y estrangulación. Dado que el flujo es suave e ininterrumpido, hay poca turbulencia dentro de ella y por tanto, la caída de presión es baja. Las ventajas principales de las válvulas de macho son acción rápida, operación sencilla, espacio mínimo para la instalación y cierre hermético cuando tienen macho cónico.
Válvulas de bola
Son básicamente válvulas de macho modificadas. No son satisfactorias para estrangulación, son de rápida operación de fácil mantenimiento, no requieren lubricación, producen cierre hermético con baja torsión y su caída de presión es función del tamaño del orificio.
Válvula de aguja
Son básicamente válvulas de globo que tienen machos cónicos similares a agujas que ajustan con precisión en sus asientos. Por lo general, se utilizan para instrumentos o sistemas hidráulicos, aunque no para altas temperaturas. Los materiales de construcción suelen ser bronce, acero inoxidable, latón y otras aleaciones.
Válvula en Y
Las válvulas en Y, que son una modificación de las de globo, tienen el conducto rectilíneo de una válvula de compuerta. El orificio para el asiento está inclinado un ángulo de 45° con el sentido de flujo. Por tanto, se obtienen una trayectoria más lisa, similar a la de válvula de compuerta y hay menor caída de presión que en la válvula de globo convencional; además, tiene buena capacidad para estrangulación.
Válvula de retención (check)
Las válvulas de retención son integrales y se destinan a impedir la inversión del flujo en una tubería. La presión del fluido circulante abre la válvula; el peso del mecanismo de retención y cualquier inversión en el flujo la cierran. Los discos y componentes móviles pueden estar en movimiento constante sí la fuerza de la velocidad no es suficiente para mantenerlas en su posición estable de apertura total.
Hay diferentes tipos de válvulas de retención, como la de bisagra (columpio) y de retención horizontal, como la vista a continuación, y su selección depende de la temperatura, caída de presión que producen y la limpieza del fluido.
La válvula de compuerta supera en número a los otros tipos de válvulas en servicios en donde se requiera circulación ininterrumpida y poca caída de presión. Las válvulas de compuerta no se recomiendan para servicios de estrangulación, porque la compuerta y el sello tienden a sufrir erosión rápida cuando restringen la circulación y producen turbulencia con la compuerta parcialmente abierta.
Cuando la válvula está abierta del todo, se eleva por completo la compuerta fuera del conducto del flujo, por lo cual el fluido pasa en línea recta por el conducto que suele tener el mismo diámetro que la tubería.
Las características principales del servicio de las válvulas de compuerta incluyen: cierre completo sin estrangulación, operación poco frecuente y mínima resistencia a la circulación.
Válvulas de globo
Se usan para cortar o regular el flujo del líquido y este último es su uso principal.
Las principales características de los servicios de estas válvulas es que incluyen operación frecuente, estrangulamiento al grado deseado de cualquier flujo, para gases y aire, y alta resistencia y caída tolerable de presión en la línea.
Válvulas de mariposa
Son uno de los tipos más usuales y antiguos que se conocen. Son sencillas, ligeras y de bajo costo. El costo de mantenimiento también es bajo porque tienen un mínimo de piezas móviles. El uso principal de las válvulas de mariposa es para servicio de corte y de estrangulación cuando se manejan grandes volúmenes de gases y líquidos a presiones relativamente bajas.
Válvulas de mariposa, muy usadas en tuberías de baja presión.
Válvulas de macho
El uso principal de estas, es en servicio de cote y estrangulación. Dado que el flujo es suave e ininterrumpido, hay poca turbulencia dentro de ella y por tanto, la caída de presión es baja. Las ventajas principales de las válvulas de macho son acción rápida, operación sencilla, espacio mínimo para la instalación y cierre hermético cuando tienen macho cónico.
Válvulas de bola
Son básicamente válvulas de macho modificadas. No son satisfactorias para estrangulación, son de rápida operación de fácil mantenimiento, no requieren lubricación, producen cierre hermético con baja torsión y su caída de presión es función del tamaño del orificio.
Válvula de aguja
Son básicamente válvulas de globo que tienen machos cónicos similares a agujas que ajustan con precisión en sus asientos. Por lo general, se utilizan para instrumentos o sistemas hidráulicos, aunque no para altas temperaturas. Los materiales de construcción suelen ser bronce, acero inoxidable, latón y otras aleaciones.
Válvula en Y
Las válvulas en Y, que son una modificación de las de globo, tienen el conducto rectilíneo de una válvula de compuerta. El orificio para el asiento está inclinado un ángulo de 45° con el sentido de flujo. Por tanto, se obtienen una trayectoria más lisa, similar a la de válvula de compuerta y hay menor caída de presión que en la válvula de globo convencional; además, tiene buena capacidad para estrangulación.
Válvula de retención (check)
Las válvulas de retención son integrales y se destinan a impedir la inversión del flujo en una tubería. La presión del fluido circulante abre la válvula; el peso del mecanismo de retención y cualquier inversión en el flujo la cierran. Los discos y componentes móviles pueden estar en movimiento constante sí la fuerza de la velocidad no es suficiente para mantenerlas en su posición estable de apertura total.
Hay diferentes tipos de válvulas de retención, como la de bisagra (columpio) y de retención horizontal, como la vista a continuación, y su selección depende de la temperatura, caída de presión que producen y la limpieza del fluido.
VÁLVULAS EN EL MOTOR
Las válvulas son elementos del motor de un vehículo que tienen la función de abrir y cerrar los conductos de admisión y escape de gases. Cumplen un trabajo fundamental en la combustión de la mezcla aire-combustible. Se ubican en la tapa de los cilindros y funcionan gracias a los resortes que empuja el árbol de levas.
Las válvulas están fabricadas con aleación de aceros especiales para que puedan resistir las altas temperaturas. Tienen forma de clavos, la parte larga es conocida como vástago y la cabeza como plato o cabeza de válvula. Son responsables de que ingrese el aire para la mezcla de oxígeno y combustible y de que salgan los gases residuales después de la combustión.
Su funcionamiento es constante, hay dos válvulas por cada cilindro, una de admisión y otra de escape. Mientras el pistón hace su trabajo de bajar y subir, la válvula de admisión deja entrar el oxígeno al cilindro, y en el siguiente tiempo, la válvula de escape se abre para dejar salir los gases. En medio de las válvulas se encuentra la bujía que se encarga de dar la chispa para explosionar el combustible.
Si se dañan las válvulas, habrá una pérdida significativa en la potencia del motor y se puede detectar cuando percibimos un soplido con el vehículo en marcha. Esto además hará que se consuma más combustible.
Existen tres tipos de válvulas: las monometálicas, las bimetálicas y las huecas, se diferencian por los materiales con las que son fabricadas. Por otro lado, también hay tipos de cabezas de válvula: las planas, que cuentan con gran resistencia, las convexas ideales para motores industriales y las cóncavas para autos de competición por su gran flujo y poca resistencia.
Acontinuacion se les mostrara un video de lo dicho anteriromente:
ROL DE LAS VALVULAS EN EL MOTOR
Cuando arrancamos el coche no solemos ser conscientes de los múltiples procesos mecánicos que se han de dar para que el motor funcione. Éstos se dan gracias a la comunión y trabajo conjunto de un sinfín de piezas y partes móviles que funcionan de forma sincronizada. Uno de estos elementos son las válvulas del motor pues sin ellas no sería posible obtener la energía necesaria de un motor.
¿Qué son las válvulas de un motor?
Válvulas del motor
Las válvulas de un motor son los elementos metálicos que permiten la entrada al cilindro de la mezcla combustible-aire y la salida de ésta de los gases producidos por su explosión. Sin estos elementos mecánicos el funcionamiento del motor sería inviable pues su movimiento es vital para que se produzca la energía necesaria para mover las ruedas.
Estructuralmente una válvula está formada por una parte larga denominada espiga o cola de la válvula (comúnmente vástago) y otra parte superior nombrada cabeza (plato o cabeza de válvula). Para su fabricación se emplean materiales aleados pues deben aguantar elevadas temperaturas en su ciclo de funcionamiento (hasta 1000 º centígrados).
¿Cuál es la función real de las válvulas de un motor?
Partes de las válvulas del motor
La función real es muy básica y sencilla. Son las encargadas de administrar la entrada del combustible y el aire (mezcla combustible-aire) al cilindro. Tras la explosión de la mezcla por la compresión del pistón son las que permiten la salida de los gases resultantes de esta explosión.
¿En qué lugar del motor se sitúan las válvulas?
Funcionamiento válvulas
Técnicamente se sitúan en la tapa de los cilindros (conocida comúnmente como culata). La parte ancha (cabeza de la válvula) se apoya en la tapa ajustándose perfectamente para sellar correctamente el cilindro. La parte inferior o vástago se sitúa dentro de la guía limitándose a completar el movimiento de apertura y cierre que le ordena el árbol de levas y los resortes.
¿Todas las válvulas del motor son iguales?
Tipos de válvulas del motor
No, la respuesta es no. La válvula de admisión (por donde entra la mezcla) es mayor que la de escape (por donde salen los gases). La razón de este diferente tamaño se debe a las condiciones en las que se produce la admisión y el escape. La presión a la que entra la mezcla es similar a la que existe en la atmósfera por lo que para que se favorezca el proceso su tamaño es más amplio.
Por lo contrario, cuando la mezcla ya ha explotado los gases están a una mayor presión por lo que no es necesario que su tamaño sea tan amplio. Además, también existe una diferencia en los materiales con los que se fabrican. La válvula de admisión soporta unos 200º centígrados y la de escape unos 700º centígrados por lo que sus componentes son más resistentes que los de la primera.
Por último, para distinguir correctamente un tipo de válvula de la otra sólo tenemos que fijarnos en el tamaño de su cabeza y su forma. Sabemos que las de admisión tienen más grande su cabeza pero además ésta es plana por la parte anterior, sin embargo las de escape además de tener la cabeza más pequeña su forma por la parte anterior es más cónica.
¿Qué pasa si se estropea una válvula?
Si una válvula se estropea lo primero que ocurrirá es que la explosión o expulsión de los gases no se realizará correctamente. Esto se debe a que al no apoyar bien la válvula sobre la tapa del motor se fugarán los gases y por tanto se producirá un desequilibrio de compresión y térmico provocando una avería importante.
El principal problema con el que han de luchar las válvulas es su escasa o nula refrigeración, pues si el motor está bien lubricado no corren riesgo de fallo. Solucionar una avería de este tipo tiene un coste variable, pues dependerán de cómo hayan fallado y el daño que se haya producido en el motor. El coste unitario de una válvula es muy bajo, pues su fabricación es económica, sin embargo, la cifra final variará en función del tipo de válvula y problema detectado.
En definitiva
Las válvulas son elementos que tienen la simple función de cerrar y abrir los conductos de admisión y de escape de gases, teniendo función principal en la combustión de la mezcla aire – combustible.
Las válvulas de mayor aceptación actualmente son las denominadas “de plato”, debido a su forma de plato invertido en su parte vital, es decir, la que abre y cierra los conductos.
Del centro de las mismas se inicia lo que se denomina “espiga”, una prolongación cilíndrica que mueve la válvula, aunque también es frecuente la denominación “informal” de llamar Cabeza al plato de la válvula, y Cola a la espiga.
Se fabrican fundidas y mecanizadas en aceros especiales, debido a que lo que se busca es soportar las altas temperaturas que alcanzan los gases en su funcionamiento.
Las diferencias de calor entre escape y admisión permiten que en las válvulas de escape se utilicen aleaciones especiales (que soportan los 1000 grados centígrados)
Además de ser bastante económicas en su fabricación, estas válvulas permiten poca superficie de paso, menor rozamiento y una forma apropiada para el correcto flujo de gases.
La única desventaja que tienen éstas, es la escasa o nula refrigeración que presentan.
Acontinuacion se les mostrara un video de lo dicho anteriormente:
¿Qué son las válvulas de un motor?
Válvulas del motor
Las válvulas de un motor son los elementos metálicos que permiten la entrada al cilindro de la mezcla combustible-aire y la salida de ésta de los gases producidos por su explosión. Sin estos elementos mecánicos el funcionamiento del motor sería inviable pues su movimiento es vital para que se produzca la energía necesaria para mover las ruedas.
Estructuralmente una válvula está formada por una parte larga denominada espiga o cola de la válvula (comúnmente vástago) y otra parte superior nombrada cabeza (plato o cabeza de válvula). Para su fabricación se emplean materiales aleados pues deben aguantar elevadas temperaturas en su ciclo de funcionamiento (hasta 1000 º centígrados).
¿Cuál es la función real de las válvulas de un motor?
Partes de las válvulas del motor
La función real es muy básica y sencilla. Son las encargadas de administrar la entrada del combustible y el aire (mezcla combustible-aire) al cilindro. Tras la explosión de la mezcla por la compresión del pistón son las que permiten la salida de los gases resultantes de esta explosión.
¿En qué lugar del motor se sitúan las válvulas?
Funcionamiento válvulas
Técnicamente se sitúan en la tapa de los cilindros (conocida comúnmente como culata). La parte ancha (cabeza de la válvula) se apoya en la tapa ajustándose perfectamente para sellar correctamente el cilindro. La parte inferior o vástago se sitúa dentro de la guía limitándose a completar el movimiento de apertura y cierre que le ordena el árbol de levas y los resortes.
¿Todas las válvulas del motor son iguales?
Tipos de válvulas del motor
No, la respuesta es no. La válvula de admisión (por donde entra la mezcla) es mayor que la de escape (por donde salen los gases). La razón de este diferente tamaño se debe a las condiciones en las que se produce la admisión y el escape. La presión a la que entra la mezcla es similar a la que existe en la atmósfera por lo que para que se favorezca el proceso su tamaño es más amplio.
Por lo contrario, cuando la mezcla ya ha explotado los gases están a una mayor presión por lo que no es necesario que su tamaño sea tan amplio. Además, también existe una diferencia en los materiales con los que se fabrican. La válvula de admisión soporta unos 200º centígrados y la de escape unos 700º centígrados por lo que sus componentes son más resistentes que los de la primera.
Por último, para distinguir correctamente un tipo de válvula de la otra sólo tenemos que fijarnos en el tamaño de su cabeza y su forma. Sabemos que las de admisión tienen más grande su cabeza pero además ésta es plana por la parte anterior, sin embargo las de escape además de tener la cabeza más pequeña su forma por la parte anterior es más cónica.
¿Qué pasa si se estropea una válvula?
Si una válvula se estropea lo primero que ocurrirá es que la explosión o expulsión de los gases no se realizará correctamente. Esto se debe a que al no apoyar bien la válvula sobre la tapa del motor se fugarán los gases y por tanto se producirá un desequilibrio de compresión y térmico provocando una avería importante.
El principal problema con el que han de luchar las válvulas es su escasa o nula refrigeración, pues si el motor está bien lubricado no corren riesgo de fallo. Solucionar una avería de este tipo tiene un coste variable, pues dependerán de cómo hayan fallado y el daño que se haya producido en el motor. El coste unitario de una válvula es muy bajo, pues su fabricación es económica, sin embargo, la cifra final variará en función del tipo de válvula y problema detectado.
En definitiva
Las válvulas son elementos que tienen la simple función de cerrar y abrir los conductos de admisión y de escape de gases, teniendo función principal en la combustión de la mezcla aire – combustible.
Las válvulas de mayor aceptación actualmente son las denominadas “de plato”, debido a su forma de plato invertido en su parte vital, es decir, la que abre y cierra los conductos.
Del centro de las mismas se inicia lo que se denomina “espiga”, una prolongación cilíndrica que mueve la válvula, aunque también es frecuente la denominación “informal” de llamar Cabeza al plato de la válvula, y Cola a la espiga.
Se fabrican fundidas y mecanizadas en aceros especiales, debido a que lo que se busca es soportar las altas temperaturas que alcanzan los gases en su funcionamiento.
Las diferencias de calor entre escape y admisión permiten que en las válvulas de escape se utilicen aleaciones especiales (que soportan los 1000 grados centígrados)
Además de ser bastante económicas en su fabricación, estas válvulas permiten poca superficie de paso, menor rozamiento y una forma apropiada para el correcto flujo de gases.
La única desventaja que tienen éstas, es la escasa o nula refrigeración que presentan.
Acontinuacion se les mostrara un video de lo dicho anteriormente:
VÁLVULAS EN MOTORES DE 4 TIEMPOS
La distribución comprende el grupo de elementos auxiliares necesarios para el funcionamiento de los motores de cuatro tiempos. Su misión es efectuar la apertura y cierre de las válvulas en los tiempos correspondientes del ciclo de admisión y escape, sincronizadas con el giro del cigüeñal, del cual recibe movimiento.
Según la distribución utilizada la forma constructiva de los motores cambia. Hay tres tipos de distribuciones: SV, OHV y OHC.
El sistema SV no se utiliza desde hace tiempo ya que las válvulas no están colocadas en la culata sino en el bloque motor, lo que provoca que la cámara de compresión tenga que ser mayor y el tamaño de las cabezas de las válvulas se vea limitada.
SV(Side valves) es un sistema de distribución muy sencillo, el primero que se popularizó, y fue el más usado en los motores de gama más baja y media, hasta los años 50. Las válvulas están en el block, y las acciona directamente el arbol de levas.
Esquema del Mecanismo de accionamiento en un motor SV de principios del siglo XX, se aprecia el árbol de levas en la parte inferior con el mecanismo de reglaje de holgura y el muelle de la válvula exteriores, culata no desmontable y la bujía enfrente de la válvula.
OHV (OverHead Valve): se distingue por tener el árbol de levas en el bloque motor y las válvula dispuestas en la culata. La ventaja de este sistema es que la transmisión de movimiento del cigüeñal a el árbol de levas se hace directamente por medio de dos piñones o con la interposición de un tercero, también se puede hacer por medio de una cadena de corta longitud. Lo que significa que esta transmisión necesita un mantenimiento nulo o cada muchos km (200.000). La desventaja viene dada por el elevado numero de elementos que componen este sistema lo que trae con el tiempo desgastes que provocan fallos en la distribución.
* Sistema de fabricación muy sencilla y por lo tanto económico
* Supuso un gran avance en su día respecto a los sistemas de válvulas laterales SV ya que permitió reducir la cámara, elevando la compresión y por tanto el rendimiento termodinámico.
Se comenzó a usar desde los años 1910, en los motores de alta gama, y desde los años 1950 de modo masivo. Actualmente no se desarrolla ninguno, sustituidos por los SOHC y los DOHC. Los que aún están en producción, con sistemas de gestión modernos, datan de los años 1970. Ejemplos de motores : Motor del Fiat -SEAT 600 – 850 – 127 – 124 ; Opel Corsa “A” OHV 1.0 y 1.2 y Opel Kadett A,B,C; Ford Fiesta “Valencia” 950,1100 ( 1ª generación), Renault tipo “C” : Renault 8-4-5-6-12 , Renault Twingo), de 950, 1120, 1400 cc.
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Según la distribución utilizada la forma constructiva de los motores cambia. Hay tres tipos de distribuciones: SV, OHV y OHC.
El sistema SV no se utiliza desde hace tiempo ya que las válvulas no están colocadas en la culata sino en el bloque motor, lo que provoca que la cámara de compresión tenga que ser mayor y el tamaño de las cabezas de las válvulas se vea limitada.
OHV (OverHead Valve): se distingue por tener el árbol de levas en el bloque motor y las válvula dispuestas en la culata. La ventaja de este sistema es que la transmisión de movimiento del cigüeñal a el árbol de levas se hace directamente por medio de dos piñones o con la interposición de un tercero, también se puede hacer por medio de una cadena de corta longitud. Lo que significa que esta transmisión necesita un mantenimiento nulo o cada muchos km (200.000). La desventaja viene dada por el elevado numero de elementos que componen este sistema lo que trae con el tiempo desgastes que provocan fallos en la distribución.
* Sistema de fabricación muy sencilla y por lo tanto económico
* Supuso un gran avance en su día respecto a los sistemas de válvulas laterales SV ya que permitió reducir la cámara, elevando la compresión y por tanto el rendimiento termodinámico.
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DAÑOS DE LAS VÁLVULAS Y SUS CAUSAS
¿La válvula ya no cierra correctamente? Las causas posibles pueden ser un juego de válvula ajustado de forma errónea, pero también que el inserto para asiento de válvula o la guía de válvula no se hayan mecanizado de forma centrada. Incluso un juego para la guía de la válvula excesivo o insuficiente puede tener consecuencias fatales. Puede encontrar los posibles daños de válvula y sus causas en este artículo.
Ajuste incorrecto de juego para la válvula
Causa:
El juego de válvula ajustado es excesivamente estrecho o se ha superado el intervalo de mantenimiento.
Consecuencia:
La válvula ya no cierra correctamente. Los gases de combustión que circulan en el asiento de válvula calientan el platillo de la válvula. Se produce sobrecalentamiento y calcinado del platillo de la válvula en el área de asiento.
Montaje incorrecto del resorte de válvula
Causa:
El muelle no se ha colocado correctamente durante el montaje. El ladeo ha provocado un momento de flexión lateral (M) en el vástago de la válvula.
Consecuencia:
El esfuerzo que resulta de la flexión alternante ha destruido la guía de válvula y, finalmente, la otura del extremo del vástago de la válvula.
Montaje incorrecto del taqué hidráulico
Causa:
Tras el montaje del taqué, no se ha cumplido el tiempo de espera prescrito hasta arrancar el motor (mín. 30 min). Como consecuencia, el exceso de aceite en el espacio de trabajo del taqué no ha tenido suficiente tiempo para salir.
Consecuencia:
Si el mecanismo de arranque del motor se pone en marcha antes de tiempo, las válvulas golpean en los pistones, se doblan o se rompen.
Mecanización defectuosa
Desalineación en el inserto para asiento de válvula o la guía de válvula
Causa:
El asiento o la guía de válvula no se ha mecanizado centradamente.
Consecuencia:
La válvula no cierre correctamente, se sobrecalienta y se calcina el área de asiento. Debido a la carga del platillo de la válvula sobre un lado, además, pueden producirse roturas por fatiga en el área de la moldura hueca.
Juego para la guía de la válvula demasiado grande
Causa:
El juego para la guía de la válvula es demasiado grande porque las guías de válvula están fuertemente desgastadas o se han escariado demasiado durante la reparación.
Consecuencia:
Los chorros de gas caliente pueden generar carbonizaciones considerables en el área de la guía de vástago. La válvula se mueve con dificultad, ya no se cierra y se produce sobrecalentamiento (combustión, canales de detonación) en la superficie de asiento.
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Ajuste incorrecto de juego para la válvula
Causa:
El juego de válvula ajustado es excesivamente estrecho o se ha superado el intervalo de mantenimiento.
Consecuencia:
La válvula ya no cierra correctamente. Los gases de combustión que circulan en el asiento de válvula calientan el platillo de la válvula. Se produce sobrecalentamiento y calcinado del platillo de la válvula en el área de asiento.
Montaje incorrecto del resorte de válvula
Causa:
El muelle no se ha colocado correctamente durante el montaje. El ladeo ha provocado un momento de flexión lateral (M) en el vástago de la válvula.
Consecuencia:
El esfuerzo que resulta de la flexión alternante ha destruido la guía de válvula y, finalmente, la otura del extremo del vástago de la válvula.
Montaje incorrecto del taqué hidráulico
Causa:
Tras el montaje del taqué, no se ha cumplido el tiempo de espera prescrito hasta arrancar el motor (mín. 30 min). Como consecuencia, el exceso de aceite en el espacio de trabajo del taqué no ha tenido suficiente tiempo para salir.
Consecuencia:
Si el mecanismo de arranque del motor se pone en marcha antes de tiempo, las válvulas golpean en los pistones, se doblan o se rompen.
Mecanización defectuosa
Desalineación en el inserto para asiento de válvula o la guía de válvula
Causa:
El asiento o la guía de válvula no se ha mecanizado centradamente.
Consecuencia:
La válvula no cierre correctamente, se sobrecalienta y se calcina el área de asiento. Debido a la carga del platillo de la válvula sobre un lado, además, pueden producirse roturas por fatiga en el área de la moldura hueca.
Juego para la guía de la válvula demasiado grande
Causa:
El juego para la guía de la válvula es demasiado grande porque las guías de válvula están fuertemente desgastadas o se han escariado demasiado durante la reparación.
Consecuencia:
Los chorros de gas caliente pueden generar carbonizaciones considerables en el área de la guía de vástago. La válvula se mueve con dificultad, ya no se cierra y se produce sobrecalentamiento (combustión, canales de detonación) en la superficie de asiento.
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