Nuevo Trabajo de Valvulas

TRABAJO DE VÁLVULAS DE CONTROL

CONTROL Y SIMULACIÓN DE PROCESOS

DANIEL ORDOSGOITIA NOVOA

ALBA GIRALDO MOLINA

DOCENTE

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA

SECCIONAL CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA, ARTES Y DISEÑO

INGENIERÍA QUÍMICA

X SEMESTRE

2015

TRABAJO DE VÁLVULAS

La figura 1 muestra un proceso en el cual se necesita transferir un hidrocarburo hasta una torre de destilación que opera a una presión de 25.9 in de Hg (12.7 psia). El caudal en el punto de operación es 700 GPM, tiene una gravedad específica de 0.95 y su presión de vapor a la temperatura de operación (90°F) es de 13.85 psia. La tubería de descarga es de 8 in nominal. Se sabe que a 700 GPM la pérdida de presión en el sistema es de 15 psi. El máximo y mínimo flujo sobre los cuales se debe tener controlabilidad son 1400 y 190 GPM respectivamente.

[pic 1]

Figura 1

Seleccione una válvula de control adecuada para este servicio considerando que se tienen disponibles dos tipos de bomba centrífuga cuyas curvas características aparecen en la figura 2.

Con ayuda de Matlab elabore la curva para la característica de flujo instalada de la válvula que seleccionó.

A partir de la curva de flujo instalada diga cuál es el porcentaje de apertura que necesita la válvula para dar el caudal de operación (700 GPM)

A partir de la curva de flujo instalada diga cuál será el flujo que permitirá esta válvula cuando esté al 90 y al 10% de apertura y diga si cumple con las exigencias del proceso.

El departamento técnico quiere que recomiende en qué punto se debe instalar la válvula de control en A o B y porque....o usted considera que técnicamente es indiferente el punto de ubicación de la válvula de control. Justifique su respuesta.

[pic 2]

Figura 2

SOLUCIÓN

1. DEFINICIÓN DEL SISTEMA

1. Flujo máximo esperado sobre el cual se espera tener control=1400 GPM.
2. Flujo de operación=700 GPM.
3. Mínimo flujo que se deberá controlar=190 GPM.
4. Caída de presión a través del sistema para el flujo de operación=15 psi.
5. Gravedad especifica del fluido a la temperatura de operación= 0.95
6. Diámetro de la tubería sobre la cual se instalará la válvula= 8 in.

1. ESTABLECIMIENTO DE LA CAÍDA DE PRESIÓN A TRAVÉS DE LA VÁLVULA

Se supone un valor de Pr= 0.4.

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

1. CALCULO DEL CV DE LA VÁLVULA

Para un 100% de apertura de la válvula la ecuación es la siguiente.

[pic 7]

SG=0.95

Q=1400 GPM (caudal para un 100% de apertura de la válvula)

∆Pv=10 psi

[pic 8]

[pic 9]

1. SELECCIÓN DE VÁLVULA

Se procede a escoger el tamaño de la valvula mediante la figura 3.

[pic 10]

Figura 3

Teniendo en cuenta que por heurística se recomienda seleccionar el tamaño de la válvula con un Cv sobredimensionado, se escoge un tamaño de válvula de 6 in correspondiente a un Cv=450.

1. CONSTRUCCIÓN DE LA CURVA DE LA VÁLVULA PARA LA CARACTERÍSTICA DE FLUJO INSTALADA

[pic 11]

Figura 4

Realizando un balance hidráulico de la figura 4 anterior se obtiene que:

[pic 12]

Si la presión de descarga se toma como 0 psi, se determina la presión de la bomba para las condiciones de flujo máximo:

[pic 13]

Para calcular la presión de descarga se utilizaran las curvas características de los dos tipos de bombas centrifugas disponibles, en las cuales se aprecia la cabeza de presión entregada por las bombas en función del caudal.

[pic 14]

Mediante regresión de orden 2, se obtuvieron las siguientes ecuaciones:

[pic 15]

[pic 16]

Las siguientes correlaciones se pueden utilizar para encontrar los valores de ∆Psist y ∆Pv en función del caudal (Q):

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[pic 18]

Dónde:

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 [pic 20]

 [pic 21]

 [pic 22]

Entonces,

[pic 23]

[pic 24]

El valor de R será calculado mediante los datos del fabricante de válvulas escogido, donde para cada valor del porcentaje de apertura de la válvula hay un valor de Cv, utilizando la herramienta Solver de MS Excel de la siguiente forma:

[pic 25]

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[pic 27]

[pic 28]

Al reemplazar cada término de la ecuación , nos quedan las siguientes expresiones de caudal en función del % de apertura de la válvula.[pic 29]

Para la Bomba 1:

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[pic 31]

Para la Bomba 2:

[pic 32]

Con ayuda de Excel y la función Análisis Y si (buscar objetivo…) se determinaron los caudales (Q) correspondientes a cada uno de los porcentajes de apertura de la válvula (L) para cada tipo de bomba, como se muestra a continuación:

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