Válvula

Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta mas de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.

La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa para nosotros la cantidad total de fluido que ha pasado por una sección de terminada de un conducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo.

En la termodinámica, las válvulas poseen las mismas funciones que en las aplicaciones mecánica de fluidos en general. para esto se deben seguir y respetar diferentes leyes y reglas, que a continuación se expondrá.

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos11/valvus/valvus.shtml#ixzz2WQOmgFO9

 

conceptos sobre válvulas

a diferencia de las turbinas, las válvulas producen una caída de presión sin implicar trabajo. la caída de presión en el fluido suele ir acompañada de una gran disminución de temperatura, por esa razón los dispositivos de estrangulamiento son de uso común en aplicaciones de refrigeración y acondicionamiento de aire. la magnitud de la caída de temperatura(o a veces aumento de la temperatura) durante un proceso de estrangulamiento se rige por una propiedad llamada "coeficiente de joule-Thomson".
mas información sobre el coeficiente de joule-Thomson: http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joule-Thomson

las válvulas por lo general son dispositivos pequeños, y se puede suponer que el flujo por ellos es adiabático(Q=0) puesto que no hay suficiente tiempo ni área suficientemente grande para que ocurra alguna transferencia de calor efectiva. tampoco se realiza trabajo(W=0), y el cambio en la energía potencial, si tiene lugar, es muy pequeño, por lo que también se considera despreciable. aun cuando la velocidad de salida sea con  frecuencia considerablemente mayor que la velocidad de entrada, en muchos casos el incremento de energía cinética es insignificante, por lo que también es considerada cero.

 

 

tipos de válvulas

 

suposiciones para la aplicación de la primera ley termodinámica

para visualizar mejor las suposiciones que se hacen en las bombas, tenemos que:

• la energía cinética y potencial son muy pequeñas por lo que se consideran 0
• transferencia de calor es igual a 0 (Q=0)
• el trabajo es igual a 0 (W=0)
• como el trabajo es 0, entonces la potencial igualmente es igual a 0. debido a que tampoco hay ´conservación de la energía
• la entalpia de entrada es igual a la entalpia de salida (he=hs)
• la presión de salida es menor a la presión de entrada (Ps<Pe)
• la velocidad de entrada es distinta a la velocidad de salida. bien dicho, la velocidad de entrada es mayor a la de salida  (Ve>Vs)

 

 

ecuación de continuidad

la ecuación de continuidad para una válvula será la siguiente:

 

 

 

 

ecuación de la primera ley de la termodinámica para una válvula

para la ecuación de la primera ley termodinámica en las válvulas, al hacer cero "0" las suposiciones que anteriormente hemos hecho. tenemos lo siguiente:

 

 

 

apariencia de la válvula

En muchos de los diagramas de sistemas termodinámicos se utiliza el siguiente símbolo para nombrar o referirse a una válvula. en otras ocasiones el símbolo es un circulo con una equis (X) en su interior. lo cual prácticamente es lo mismo.

solo para generalizar a cerca de las válvulas, la imagen a continuación muestra la apariencia de una de las innumerables formas o maneras en las que se puede hacer o presentar una válvula en la vida real. para tener una idea, una válvula consta con una llave de paso, la cual es aquella que permite la entrada o el paso del fluido por la válvula.  también cuenta con un orificio de entrada y salida, que en este caso es de mismo diámetro.

 cave destacar que hay válvulas con diámetros de entrada y salida de distintos diámetros, los cuales poseen el fin de aumentar o disminuir la velocidad del fluido que pase por ella.  

y para finalizar, las válvulas poseen una especie de compuerta interna, que con ayuda de la llave de paso, es quien impide o sede el paso al fluido dentro de ella.

 

 

 

 

 

 

 

 

representación gráfica de las válvulas

 

problema ilustrativo

una válvula recibe vapor a estado estable a 965.3KPa y 316°C. la presión y temperatura a la salida son 275.79KPa y 270°C respectivamente. los cambios de energía potencial son despreciables. determine la perdida de vapor y la eficiencia del equipo.