tipos de valvulas en sistemas de abastecimiento de agua, Monografías, Ensayos de Hidráulica

¡Descarga tipos de valvulas en sistemas de abastecimiento de agua y más Monografías, Ensayos en PDF de Hidráulica solo en Docsity! TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” 1  Asignatura: Abastecimiento de agua y Alcantarillado  Docente: ING.MG. Augusto Quiroz Panduro  Estudiante: Cadillo Elguera, Waldo David  Código: 0002190414  Ciclo: 8vo ciclo  Fecha de entrega: 24 – 10 – 24 PUCALLPA - PERÚ VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMAS E INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL “AÑO DEL BICENTENARIO, DE LA CONSOLIDACION DE NUESTRA INDEPENDENCIA, Y DE LA CONMEMORACION DE LAS HEROICAS BATALLAS DE JUNIN Y AYACUCHO” ACTIVIDAD ACADÉMICA 1 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” INDICE 1. Indice..........................................................................................................................2 2. Válvulas......................................................................................................................3 2.1. Tipos: caracteristicas, aplicaciones, ventajas y desventajas...............................3 2.2. Factores a cosniderar para la selección de válvula.............................................7 2.2.1. Composición del fluido...............................................................................7 2.2.2. Temperatura.................................................................................................8 2.2.3. Presión.........................................................................................................8 2.2.4. Rango de flujo.............................................................................................9 2.2.5. Presición del control..................................................................................10 2.2.6. Compatibilidad con Sistemas existentes...................................................11 2.2.7. Costos........................................................................................................12 3. Accesorios................................................................................................................18 3.1. Tipos: caracteristicas, aplicaciones, ventajas y desventajas.............................18 4. Uniones:...................................................................................................................25 4.1. Uniones para tuberías........................................................................................25 4.1.1. Roscas: caracteristicas, aplicaciones, ventajas y desventajas....................25 4.1.2. Soldaduras: caracteristicas, aplicaciones, ventajas y desventajas.............26 4.1.3. Bridas: caracteristicas, aplicaciones, ventajas y desventajas.....................28 5. Ejemplos 6. Referencias bibliográficas 2 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” Válvula Reductora de Presión Cumple la función de mantener la presión del agua a un nivel constante y seguro. Características: Reduce la presión de entrada del agua para evitar daños en tuberías y equipos. Aplicación: Su utilización se ve más en sistemas de distribución de agua en edificios asi tambien en redes de agua domesticas e industriales. Ventajas y desventajas: Estas válvulas ahorrar energía a la vez controlan la presión de una manera constante, por otro lado, estas válvulas son sensibles a obstrucciones y no son aptas para fluctuaciones extremas. 5 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” Válvula de Alivio de Presión Su función es la de liberar la presión excesiva que exista en el sistema para proteger el sistema de una eventual sobrepresión.  Características: La válvula se abre automáticamente cuando detecta que la presión haya superado el umbral o limite preestablecido.  Aplicaciones: En sistemas de altas presiones como, por ejemplo, redes de distribución de agua caliente.  Ventajas y desventajas: Protegen al sistema, son válvulas de uso versátil a la vez de ser muy fiables, estas válvulas son costosas y requieren mantenimiento constante. Válvula de Aire o Ventosa Tienen por función la de permitir la entrada y salida de aire en las tuberías del sistema.  Características: una de sus características es la de prevenir la formación de las llamadas bolsas de aire en el sistema y asi facilitar la evacuación del aire atrapado. 6 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS”  Aplicaciones: mayormente su aplicación esta en las redes de distribución de agua potable y en sistemas de riego.  Ventajas y desventajas:  Sirven de pulmón a la hora de aspirar el aire en el momento de vaciado de las tuberías, evitando el aplastamiento de la tubería por la creación de vacío. Con las ventosas se evitan daños por corrosión, errores de lectura en contadores de agua y pérdidas de energía. 2.2. Factores a considerar para la selección de Válvulas Para garantizar la eficiencia, seguridad y durabilidad del sistema, ya sea de agua o de cualquier otro fluido, se debe seleccionar adecuadamente las válvulas que entraran en funcionamiento al sistema, esto implica tener en cuenta varios factores técnicos, operativos y de mantenimiento. 2.2.1. Composición del fluido El fluido de proceso dentro de su sistema también debe ser analizado cuidadosamente mientras se busca seleccionar la válvula correcta con la adecuada composición de material. Asegúrese de que el fluido de su sistema es compatible con los materiales de construcción de los cuerpos, asientos, obturadores y otros materiales más blandos de la válvula. La incompatibilidad puede dar lugar a problemas de corrosión, fragilidad o 7 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” considerablemente; por ejemplo, una válvula de bola ofrecerá una resistencia mínima al caudal, pero una válvula de aguja puede restringir o reducir el caudal. Estas deben ser consideraciones en su proceso de selección. Ejemplo de rangos de flujo según el tamaño de la válvula:  Válvulas de bola o compuerta: o Diámetro de 1 pulgada: 40-60 GPM (aproximadamente 9-13.5 m³/h) o Diámetro de 2 pulgadas: 120-160 GPM (aproximadamente 27-36 m³/h) o Diámetro de 4 pulgadas: 400-600 GPM (aproximadamente 90-136 m³/h) o Diámetro de 8 pulgadas: 1,200-1,800 GPM (aproximadamente 270-408 m³/h)  Válvulas de mariposa: o Diámetro de 2 pulgadas: 150-200 GPM (aproximadamente 34-45 m³/h) o Diámetro de 4 pulgadas: 500-600 GPM (aproximadamente 113-136 m³/h) o Diámetro de 6 pulgadas: 1,000-1,200 GPM (aproximadamente 225-270 m³/h) o Diámetro de 8 pulgadas: 2,000-2,400 GPM (aproximadamente 450-540 m³/h) 2.2.5. Precisión del control La precisión del control de una válvula se refiere a su capacidad para regular el flujo de un fluido (como agua) de manera precisa, de acuerdo con los ajustes o señales que 10 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” reciba. Esta precisión depende de varios factores relacionados con el tipo de válvula, su diseño, el mecanismo de control, y las condiciones de operación. Factores que influyen en la precisión del control: El tipo de válvula: Como, por ejemplo, las válvulas tipo globo y mariposa, ofrecen un control mas optimo de flujo a diferencia de las válvulas tipo bola o compuerta. Mecanismo de control: Aquellas válvulas que poseen actuadores automáticos brindan un control mas preciso que las manuales. Relación entre apertura y flujo: Las válvulas poseen distintas características de flujo o curvas de respuesta, que describen como el caudal cambia en función de la posición de la válvula.  Lineal: El flujo aumenta proporcionalmente a la apertura de la válvula. Esto es ideal para control preciso en aplicaciones donde se necesita una relación directa entre la apertura y el caudal.  Igual porcentaje: El flujo aumenta más lentamente al inicio y más rápidamente al final de la apertura. Este tipo de curva es útil en sistemas que requieren más precisión al inicio del ciclo de apertura.  Rápida apertura: El flujo aumenta rápidamente con una pequeña apertura de la válvula. Este tipo de válvulas no es adecuado para control preciso, ya que no permite ajustes finos en el caudal. 2.2.6. Compatibilidad con sistemas existentes La compatibilidad de las válvulas con los sistemas existentes es un aspecto crítico cuando se seleccionan o reemplazan válvulas en un sistema de agua o cualquier otro sistema de fluidos. Asegurar la compatibilidad con los sistemas ya instalados garantiza 11 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” un funcionamiento eficiente, minimiza los costos de instalación y reduce la necesidad de modificaciones significativas en la infraestructura. Con estos factores que se mostraran a continuación, se puede asegurar una integración exitosa de las nuevas válvulas en un sistema existente, lo que garantiza un funcionamiento óptimo y un mantenimiento simplificado.  Tamaño de la tubería y tipo de conexión: Verificar que las dimensiones y conexiones sean compatibles.  Materiales: Asegurarse de que los materiales sean adecuados para el fluido y las tuberías.  Presión y temperatura: Comprobar que la válvula pueda manejar la presión y temperatura del sistema.  Compatibilidad con actuadores y control: Verificar que los actuadores y sistemas de control funcionen con las nuevas válvulas.  Normas y regulaciones: Cumplimiento de estándares aplicables.  Características de operación: Verificar que las características de flujo y velocidad de operación sean adecuadas.  Espacio disponible: Confirmar que hay suficiente espacio para la instalación.  Compatibilidad de flujo: Asegurarse de que la válvula soporte el caudal y evite pérdida de carga.  Compatibilidad con controles manuales: Asegurar la facilidad de operación.  Durabilidad: Verificar que la vida útil de la válvula sea adecuada para el sistema 12 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS”  Eficiencia de flujo: Algunas válvulas, como las de compuerta o mariposa, generan menos pérdida de presión en el sistema que las de globo, lo que puede resultar en menores costos de energía para mantener el flujo adecuado. Una válvula que introduce una alta pérdida de carga puede requerir bombas más potentes o mayor consumo de energía, incrementando los costos operativos.  Automatización: Las válvulas con actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos pueden mejorar el control del sistema, pero pueden tener un mayor consumo de energía. El costo operativo de las válvulas automatizadas debe considerarse junto con el costo inicial y el beneficio de la automatización.  Durabilidad: Las válvulas más duraderas, aunque más costosas inicialmente, tienden a tener menores costos operativos porque no requieren reemplazos o reparaciones frecuentes. Costos relacionados con la confiabilidad: Una válvula que falla puede causar interrupciones en el sistema, daños en otros equipos o incluso tiempos de inactividad costosos. Por lo tanto, la confiabilidad es un factor clave que influye en los costos a largo plazo.  Costo de tiempos de inactividad: Si una válvula falla y causa una interrupción en el sistema, los costos asociados con el tiempo de inactividad pueden ser elevados, especialmente en procesos industriales críticos. Seleccionar válvulas de alta calidad y confiabilidad puede evitar estos costos.  Costos de reemplazo: Una válvula de baja calidad puede fallar más frecuentemente, lo que genera costos de reemplazo más frecuentes y una mayor interrupción en el servicio 15 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” Costos de integración con sistemas de control: Si las válvulas son parte de un sistema automatizado o de control remoto, deben ser compatibles con los sistemas existentes, lo que puede influir en los costos.  Interfaz de control: Las válvulas con actuadores o sistemas de control automático pueden requerir programación y calibración, lo que puede aumentar los costos de instalación e integración.  Compatibilidad de señal: La válvula debe ser compatible con los sistemas de señalización existentes (por ejemplo, sistemas de control SCADA o PLC), lo que podría requerir equipos adicionales o adaptadores para asegurar una correcta operación. Vida útil de la válvula: El costo total de propiedad se reduce si la válvula tiene una vida útil más larga y requiere menos mantenimiento. Seleccionar válvulas de mayor calidad puede implicar un costo inicial más alto, pero reduce los costos a largo plazo al extender el tiempo entre reemplazos.  Durabilidad: Válvulas hechas de materiales más duraderos (como acero inoxidable o bronce) tienden a tener una vida útil más larga en comparación con aquellas hechas de materiales más baratos, como el hierro fundido.  Condiciones operativas: Las válvulas que están diseñadas para soportar mejor las condiciones del sistema, como alta presión, corrosión o temperaturas extremas, tendrán una vida útil más prolongada y, por lo tanto, menores costos a largo plazo. Costos de conformidad con regulaciones: En ciertas aplicaciones, especialmente en industrias como la farmacéutica, de alimentos y bebidas, o agua potable, las válvulas 16 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” deben cumplir con estrictas regulaciones y normas de calidad, como las normas NSF, FDA, o ISO. Las válvulas que cumplen con estas normativas pueden tener un costo inicial más alto.  Certificaciones: Las válvulas que necesitan estar certificadas para cumplir con normativas específicas (por ejemplo, para sistemas de agua potable) pueden tener un costo mayor debido a las pruebas y garantías adicionales que deben proporcionar los fabricantes. Costos asociados al entorno: Dependiendo del entorno de operación, las válvulas seleccionadas deben estar diseñadas para resistir condiciones adversas, lo que puede incrementar los costos.  Entornos corrosivos: En ambientes corrosivos, como instalaciones costeras o plantas de tratamiento químico, las válvulas deben ser resistentes a la corrosión, lo que incrementa el costo de los materiales (por ejemplo, válvulas de acero inoxidable o revestidas con materiales anticorrosivos).  Temperaturas extremas: En aplicaciones con temperaturas muy altas o bajas, las válvulas deben estar diseñadas para soportar esas condiciones sin comprometer su integridad, lo que puede aumentar el costo. Costo del ciclo de vida (LCC): Para obtener una visión completa de los costos, es útil utilizar el análisis del costo del ciclo de vida (Life Cycle Costing - LCC), que considera todos los costos asociados con la compra, instalación, operación, mantenimiento y eventual reemplazo de la válvula a lo largo de su vida útil.  Costo total de propiedad: El LCC incluye todos los costos mencionados anteriormente y ayuda a tomar decisiones informadas al seleccionar una válvula 17 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” Tuberías y Conexiones En los sistemas de abastecimiento de agua, las tuberías y conexiones son componentes esenciales que permiten el transporte y distribución del agua desde las fuentes hasta los puntos de consumo, como hogares, industrias y otras instalaciones. La selección adecuada de las tuberías y las conexiones es crucial para garantizar la eficiencia, durabilidad y calidad del suministro de agua. Tuberías de PVC (Cloruro de Polivinilo)  Características: Ligero, fácil de instalar, resistente a la corrosión y no tóxico.  Uso: Muy común en sistemas de agua potable, tanto en redes de distribución como en líneas de alcantarillado pluvial.  Ventajas: Bajo costo, alta durabilidad, no se corroe ni oxida, ideal para aplicaciones de presión moderada.  Desventajas: Sensible a temperaturas muy altas o muy bajas. Tuberías de HDPE (Polietileno de Alta Densidad)  Características: Flexible, resistente a impactos, buena resistencia a productos químicos y a la abrasión.  Uso: Ideal para redes de agua potable y sistemas de riego, particularmente en zonas sísmicas o donde se necesiten tuberías flexibles.  Ventajas: Durabilidad, flexibilidad, resistencia a la corrosión y a productos químicos. 20 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS”  Desventajas: Puede ser más costosa que otras opciones. Tuberías de acero galvanizado  Características: Fabricadas de acero recubierto con una capa de zinc para resistir la corrosión.  Uso: Utilizado históricamente en sistemas de agua potable y de riego, aunque cada vez se emplea menos debido a la tendencia a corroerse con el tiempo.  Ventajas: Alta resistencia a la presión.  Desventajas: Sujeta a corrosión interna con el tiempo, especialmente en agua con alto contenido mineral, lo que puede afectar la calidad del agua. Tuberías de hierro dúctil  Características: Fabricadas con hierro fundido tratado, muy resistente y duradero.  Uso: Redes principales de distribución de agua y sistemas de agua a alta presión.  Ventajas: Alta resistencia a la presión y larga vida útil.  Desventajas: Más pesada que otras opciones y puede requerir recubrimientos adicionales para prevenir la corrosión. Tuberías de cobre 21 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS”  Características: Muy resistentes a la corrosión, duraderas y con propiedades antimicrobianas.  Uso: Sistemas de agua potable en edificaciones residenciales y comerciales.  Ventajas: Alta resistencia a la corrosión, larga vida útil.  Desventajas: Alto costo y dificultades de instalación comparado con tuberías de plástico. Tuberías de PRFV (Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio)  Características: Compuesto por plásticos reforzados con fibra de vidrio, lo que lo hace resistente y liviano.  Uso: Ideal para grandes diámetros en plantas de tratamiento y redes de distribución de agua.  Ventajas: Alta resistencia a la corrosión y capacidad de soportar presiones elevadas.  Desventajas: Mayor costo y manejo más especializado. Tuberías de CPVC (Cloruro de Polivinilo Clorado)  Características: Similar al PVC, pero con mayor resistencia a altas temperaturas.  Uso: Sistemas de agua potable y caliente.  Ventajas: Resistencia a la temperatura, durabilidad.  Desventajas: Puede ser más costosa que el PVC tradicional. Conexiones en sistemas de abastecimiento de agua 22 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS”  Función: Conectan tuberías mediante presión, sin necesidad de soldadura o rosca.  Materiales: Plástico, acero. 4. UNIONES Las uniones en sistemas de agua son componentes que permiten la conexión de tuberías y accesorios, garantizando la continuidad del flujo de agua y, en muchos casos, permitiendo un desmontaje fácil para mantenimiento o reparación. Existen varios tipos de uniones que se utilizan según el tipo de tubería, el material, la presión de trabajo y las necesidades del sistema. A continuación, se describen los principales tipos de uniones en sistemas de agua: 4.1. Uniones para tuberías 4.1.1. Unión roscada  Descripción: Las uniones roscadas tienen roscas internas o externas en los extremos de las tuberías o accesorios, lo que permite enroscar una parte a la otra.  Material: Se utilizan comúnmente en tuberías de acero galvanizado, cobre y acero inoxidable. 25 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS”  Aplicaciones: En sistemas de baja presión y en instalaciones domésticas o pequeñas.  Ventajas: Fácil de instalar y desmontar.  Limitaciones: No recomendadas para sistemas de alta presión o donde hay vibraciones constantes, ya que pueden aflojarse con el tiempo. Unión de compresión  Descripción: Consiste en una pieza central con juntas de compresión que se ajustan mediante un anillo y una tuerca que, al apretarse, comprimen la junta contra la tubería, creando un sello hermético.  Material: Usadas principalmente en tuberías de plástico (como PVC y PEAD), y en cobre.  Aplicaciones: Utilizadas en reparaciones rápidas, conexiones temporales y en redes domésticas de baja a media presión.  Ventajas: No requiere soldadura ni pegamento. Se puede instalar sin herramientas especializadas.  Limitaciones: Menor resistencia a altas presiones en comparación con otras uniones permanentes. 4.1.2. Unión soldada 26 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS”  Descripción: La soldadura consiste en fundir el material de las tuberías (generalmente metal) para unirlas de forma permanente.  Material: Tuberías de acero, cobre y hierro.  Aplicaciones: Utilizadas en sistemas de alta presión y en instalaciones industriales o comerciales.  Ventajas: Proporciona un sello fuerte y duradero.  Limitaciones: Requiere de herramientas especializadas y habilidades para su instalación. No permite un fácil desmontaje. Unión con adhesivo (pegado)  Descripción: En este tipo de unión, las tuberías (generalmente de PVC o CPVC) se conectan mediante un adhesivo especial que disuelve las capas superficiales del material, creando una fusión entre las partes.  Material: PVC, CPVC y otras tuberías plásticas.  Aplicaciones: En sistemas de baja a media presión, especialmente en redes de agua potable o riego.  Ventajas: Rápida de instalar y ofrece un sellado fuerte y duradero.  Limitaciones: Es una unión permanente, lo que dificulta el desmontaje sin dañar las tuberías. Unión por termofusión 27 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” Unión ranurada (Grooved)  Descripción: Utiliza acoples con anillos de goma que encajan en ranuras talladas en los extremos de las tuberías, formando una unión hermética.  Material: Común en tuberías de acero y hierro dúctil.  Aplicaciones: Sistemas de distribución de agua a gran escala, como en plantas industriales, edificios comerciales y redes contra incendios.  Ventajas: Fácil instalación y mantenimiento, con posibilidad de desmontaje rápido.  Limitaciones: Limitada a sistemas de presión media a baja. 5. EJEMPLOS Proyectos de captación de agua  Descripción: Estos proyectos están enfocados en captar agua de fuentes naturales, como ríos, lagos, pozos o acuíferos.  Válvulas utilizadas:  Válvulas de compuerta: Controlan el flujo de agua desde las fuentes de captación.  Válvulas de retención: Impiden el flujo inverso del agua, protegiendo las bombas y los sistemas de tuberías. 30 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS”  Ejemplos:  Captación de agua superficial en un río para abastecer a una planta de tratamiento.  Extracción de agua subterránea de un pozo profundo. Proyectos de conducción de agua  Descripción: Implican la conducción del agua desde la fuente de captación hasta una planta de tratamiento o directamente a los sistemas de distribución.  Válvulas utilizadas:  Válvulas de compuerta: Para abrir o cerrar el paso del agua en grandes líneas de conducción.  Válvulas de mariposa: Controlan el flujo de agua en sistemas de tuberías de gran diámetro.  Válvulas reductoras de presión: Controlan la presión en tramos de tubería que manejan cambios bruscos de presión.  Ejemplos:  Conducción de agua a través de tuberías desde una presa hacia una planta de tratamiento.  Transporte de agua desde un embalse hacia una ciudad. 31 TEMA: “VÁLVULAS PARA SISTEMAS DE AGUA. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS” Proyectos de redes de riego  Descripción: En proyectos de riego agrícola, se distribuye agua desde fuentes como canales, embalses o pozos a los campos de cultivo.  Válvulas utilizadas:  Válvulas de bola: Permiten controlar el flujo de agua en sistemas de riego por aspersión o goteo.  Válvulas de mariposa: Se utilizan en sistemas de tuberías principales para regular o cortar el suministro de agua.  Válvulas de control de caudal: Permiten ajustar la cantidad de agua que llega a las áreas de cultivo.  Ejemplos:  Sistemas de riego por goteo en campos agrícolas.  Redes de riego a presión en plantaciones 32 Obras de captación y línea de conducción del Rio Chili