VALVULAS.-TIPOS-Y-CARACTERISTICAS_.pdf

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About This Presentation

SELECCION Y APLICACION


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VÁLVULAS. TIPOS Y
CARACTERÍSTICAS
Sin duda uno de los elementos más importantes en una
instalación industrial de tuberías son las válvulas. Éstas son las
encargadas de controlar, regular y optimizar los flujos de caudales
que fluyen por nuestro sistema y proporcionan una herramienta
esencial al ingeniero de proceso.

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Válvulas. Tipos y Características
Introducción
Las válvulas constituyen del 20 al 30% del coste de la tubería de una Planta según sea el
proceso; el coste de un tipo y tamaño dados de válvulas puede variar según sea su
construcción. Por tanto, la selección de válvulas es de suma importancia en los aspectos
económicos, así como en la operación de Plantas de proceso.
Las válvulas tienen como función básica el control del flujo de un fluido, tanto en dirección
como en cantidad, tarea que realizará por la inserción de un objeto (elemento de control de
flujo). Permitiendo, la acción anterior, la diversificación, restricción o regulación de flujo.
La especificación de una válvula es un proceso concienzudo que involucra definiciones muy
variadas. A continuación, se listan los criterios mínimos que se deben tomar en cuenta en
la elección de una válvula:
a)Tipo de válvula.
b)Material de que está hecha y material que está en contacto con el fluido.
c)Tipo de conexiones (roscada, soldable, bridada, etc.)
d)Rango de presión de operación.
e)Diámetro nominal.
f)Definición del elemento de control y sus asientos.
g)Definición del vástago y bonete (incluidos sus empaques).
h)Definición del volante o artefacto de operación de la válvula.
Partes de una válvula
•Obturador: También denominado disco de pare d metálica es la pieza que realizará
la interrupción física del fluido.
•Eje: También denominado husillo, es la parte que conduce y fija el obturador.
•Asiento: Parte de la válvula donde se realiza el cierre por medio del contacto con el
obturador.

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•Empaquetadura del eje: Es la parte que montada alrededor del eje metálico
asegura la estanqueidad a la atmósfera del fluido.
•Juntas de cierre: Es la parte que, montada alrededor del órgano de cierre (en
algunos casos), asegura una estanqueidad más perfecta del obturador .
•Cuerpo y Tapa: Partes retenedoras de presión, son el envolvente de las partes
internas de las válvulas.
•Extremos: Parte de la válvula que permite la conexión a la tubería, pueden ser
bridados, soldados, roscados, ranurados o incluso no disponer de ellos, es decir,
permitir que la válvula se acople a la tubería tan solo por las uniones externas
(Válvula Wafer).
•Pernos de unión: Son los elementos que unen el cuerpo y la tapa de la válvula entre
sí. Para asegurar la estanqueidad atmosférica hay que colocar juntas entre estas dos
superficies metálicas.
•Accionamiento: Es el mecanismo que acciona la válvula.
Clasificación de válvulas
Podemos clasificar las válvulas según su función de acuerdo con los siguientes criterios:
Según su funcionamiento:
a)Todo o Nada. Válvulas que sólo trabajan eficientemente cerrando o abriendo
completamente el flujo que circula a través de ellas.
b)Reguladoras. Pueden variar el porcentaje de flujo en forma proporcional.
c)De retención. Permiten el flujo en una sola dirección y lo bloquean en sentido
contrario.

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d)Diversificación. Permiten dos o más rutas alternativas de flujo (de varias vías).
e)Seguridad. Evacuan fluido de un sistema para controlar flujo o presión.
Según su método de cierre:
a)Moviendo un disco ó embolo dentro ó contra un orificio , como es el caso de las
válvulas de globo, ángulo, y de aguja.
b)Deslizamiento de una compuerta plana (que puede estar bipartida), con una
superficie esférica o cilíndrica transversal a un orificio, como en el caso de las válvulas
de compuerta, cuchilla y pistón.
c)Rotación de un disco (mariposa), esfera o macho, alrededor de una flecha que se
extiende a través del diámetro de una cavidad circular, esférica o cónica; como
sucede en las válvulas de mariposa, bola y macho.
Hay que tener muy en cuenta los mecanismos básicos y los elementos de control del fluido.
El mecanismo de ajuste del elemento de control de flujo es un accesorio crítico para
permitir el control del porcentaje de flujo a través del cuerpo de la válvula.
Considerando siempre este punto, los diseñadores de varias manufactureras de válvulas
tienen avanzados métodos para aislar el mecanismo que regula el movimiento del
elemento de control de flujo del fluido.
Conjunto de diferentes válvulas industriales. Fuente: http://www.rhino-gear.com/

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Clasificación de válvulas por tipo general
Tipo 1: Válvulas de compuerta “gate”
Controlan el flujo en aquellas líneas donde se requiere flujo ininterrumpido con una
pequeña caída de presión.
Los servicios de regulación no se recomiendan para estas válvulas, dado que se erosiona o
daña la compuerta y el sello cuando se usa para restringir flujo. Además, se produce
turbulencia con la compuerta en la posición parcialmente abierta.
Infografía válvula de compuerta
Cuando la válvula está completamente abierta, la compuerta se queda en la zona superior
“escapando” del flujo del fluido de manera que el fluido fluye directo a través del orificio que
tiene, esencialmente, el mismo diámetro de la tubería.

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Sus partes principales son: volante, vástago, bonete, compuerta, asiento y cuerpo.
Estas válvulas son asequibles y presentan ensambles de vástago de los siguientes tipos:
a)Vástago no saliente con rosca interior, que es ventajosa donde el espacio de
operación es limitado.
b)Vástago no saliente rosca exterior (O S & Y), que requiere más espacio, pero evita
exponer la rosca al fluido de proceso.
c)Vástago saliente con rosca interior, que expone la rosca del vástago al fluido de
proceso, y por eso no debe usarse con fluidos corrosivos.
Los siguientes tipos de bonetes podemos encontrarlos generalmente con estas válvulas:
•Bonetes con rosca hembra o macho para válvulas de tamaño pequeño y servicio
de baja presión.
•Bonetes con tuerca de unión para válvulas pequeñas y de frecuente
mantenimiento.
•Bonetes bridados con tornillos para válvulas grandes y de servicio de alta
temperatura y presión.
•Bonetes con abrazaderas para presión moderada y necesidad de limpieza
frecuente.
•Bonetes sellados a presión para servicios de alta presión y temperatura.
•Bonetes de borde sellado para servicios de alta presión y temperatura.
•Bonetes de asiento sellado para servicios de alta presión y temperatura.
Se pueden instalar los siguientes elementos de control de flujo en las válvulas de
compuerta:

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a. Disco (compuerta) corrido o de cuña simple con asientos cónicos para aceite,
gas, aire, lodos y líquidos pesados. (Guillotina)
b. Cuñas flexibles. El disco es sólido solo a través de la mitad, con ambas superficies
de los asientos flexibles, para presiones y temperaturas fluctuantes.
c. Disco de cuña bipartida. Un diseño de bola-cavidad donde las dos espaldas de
las cuñas se ensamblan para que ambas caras se ajusten a las superficies de los
asientos, de manera que cada disco se mueva independientemente para un
buen sello; útil para gases no condensables, líquidos a temperatura normal y
fluidos corrosivos, todos ellos a baja presión.
d. Válvulas de doble disco o discos paralelos. Opera paralelo al asiento, el disco se
ve forzado por separadores o cuñas, para forzar el disco contra la superficie del
asiento; útil para gases no condensables.
Ejemplo comparativo entre cuña (izquierda) y disco paralelo (derecha). Fuente DirectIndustry & Kosvalves
A continuación, os mostramos una sencilla infografía resumen sobre su uso y
características:

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Infografía sobre el uso de la válvula de compuerta.

www.formacion-industrial.com
Quedan prohibidos, dentro de los límites establecidos en la ley y bajo los apercibimientos legalmente previstos, la reproducción total o parcial de esta obra por
cualquier medio o procedimiento o cualquier otra forma de cesión de la obra sin la autorización por escrito de Formación Industrial.
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Los asientos para válvulas de compuerta se suministran integrados al cuerpo o en una
construcción tipo anillo; para servicio a alta temperatura, los anillos del asiento se presionan
dentro de su posición y se sueldan herméticos al cuerpo.
Algunas zonas de fugas de estas válvulas pueden ser:
•Ambos terminales donde se une a las tuberías.
•En la junta entre bonete y cuerpo.
•En el vástago, o aguas abajo del elemento de control de flujo, cuando la válvula está
cerrada. Fuga que debe solucionarse cambiando el tipo de sello . (metal-metal,
metal-plástico, metal-injerto (plástico)
El método más común de sello en el vástago es el de prensaestopas; es una cavidad
cilíndrica rellena de empaque a la cual se hace presión con una brida collarín. También los
vástagos pueden ser sellados por medio de aplicación lateral de grasa de un anillo linterna.
El vástago puede proveerse con empaque nuevo y/o anillos “O" nuevos, según se necesite;
los materiales para los prensaestopas incluyen asbestografito y asbestos impregnados de
teflón.
Tipo 2: Válvula de asiento “de globo”
Interponen un disco sujeto al extremo de un vástago, para controlar proporcionalmente el
flujo. Las válvulas de globo se usan principalmente para regular el flujo de fluidos, aunque
también se pueden usar en condición abre -cierra aunque la caída de presión será
considerable.
El cambio de dirección del flujo del fluido se compone de dos ángulos rectos, dos veces, a
través de la válvula. Este cambio de dirección causa turbulencia y caída de presión y limita
la vida del asiento.
Las principales características de servicio de una válvula de globo son:
a. Operación frecuente.
b. Estrangulamiento para control de flujo a cualquier grado deseado.
c. Hermeticidad.
d. Cierre rápido.

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e. Cierre positivo para gases y aire, y una tolerablemente alta resistencia al flujo y caída
de presión.

Los principales elementos son: volante, vástago, bonete, asiento, disco y cuerpo.


Infografía válvula de globo

Se pueden obtener ensambles de vástago de los siguientes tipos:

a) Vástago saliente rosca interior, no sugerida para las líneas que manejan
material corrosivo, a causa de que las roscas del vástago solo se protegen
parcialmente.

b) Vástago saliente rosca exterior, que deja la rosca y el vástago fuera del alcance
del fluido que discurre por el interior

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c) Vástago deslizante para abre-cierre rápido, que permite la apertura total o
cierre de la válvula con un cuarto de vuelta
Se pueden obtener generalmente los siguientes tipos de bonetes:

• Bonete rosca hembra y bonete rosca macho ; para válvulas pequeñas y baja
temperatura y presión.

• Bonete unión, para válvulas pequeñas y de frecuente mantenimiento.

• Bonete bridado (con tornillos) para válvulas grandes y/o altas temperaturas y
presión; los empaques del bonete sellan la unión cuerpo-bonete.

• Bonete sellado a presión, para servicios de alta temperatura y presión.

• Bonete de asiento sellado, para servicio de alta temperatura y presión.

Se encuentran en el mercado los siguientes elementos de control de flujo:

a. Disco compuesto. En este caso el disco tiene una cara plana que se oprime contra
una superficie de asiento plana, anular, metálica; no se recomienda para vapor,
gasolina y otros líquidos; este disco provee cierre positivo para gases y aire.

b. Disco de metal. Aquí existe una línea de contacto entre una superficie de asiento
cónica o esférica, y un asiento cónico. No se recomienda para servicio de control,
pero provee cierre positivo para líquidos. Este tipo es deseable donde los depósitos
podrían dañar los asientos.

c. Disco macho. Tiene una amplia superficie de asiento, a causa de su configuración
cónica alargada, que favorece al disco macho manejar servicios de regulación; pero
ofrece mínima resistencia a la erosión y corrosión. Los asientos de la válvula de globo
se suministran fundidos integralmente, o como anillos-asiento reemplazables que
se roscan en aditamentos similares.
A continuación, os mostramos una sencilla infografía resumen sobre su uso y
características:

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cualquier medio o procedimiento o cualquier otra forma de cesión de la obra sin la autorización por escrito de Formación Industrial.

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Infografía sobre el uso de la válvula de globo.

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cualquier medio o procedimiento o cualquier otra forma de cesión de la obra sin la autorización por escrito de Formación Industrial.

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Los puntos de fuga de las válvulas de globo son similares a los de compuerta. La prevención
de fuga aguas abajo del elemento de control, es la principal diferencia entre la de globo y
compuerta.

El elemento de control de flujo es un disco o macho que se acomoda con un asiento de
anillo metálico. El disco puede ser de material metálico o elástico. Cuando la presión no es
demasiado alta, se prefiere un material elástico, dado que significa presionar una superficie
metálica contra una superficie de elastómero. Si una partícula es capturada entre tales
superficies, no hay mucho peligro de romper el sello.

Para empaque del vástago, se usan asbestos impregnados de teflón muy durables para
temperaturas de 450°F o menos. Asbestos y grafito con aglutinante apropiado se usan para
válvulas con rangos de temperatura por encima de 450°F.

Se suministran en un amplio rango de materiales de construcción: bronce, hierro, hierro
fundido, acero forjado, acero fundido, acero inoxidable, y aleaciones resistentes a la
corrosión.

Las terminales de los cuerpos pueden ser bridadas, roscadas, etc.: Se pueden obtener en
tamaños desde 1/8”Ø hasta 30”Ø.

Tipo 3: Válvula de pistón

Es similar a la de globo, solo que
usando un disco de forma cónica.
Las válvulas macho (pistón), como
las de compuerta , se usan
principalmente en servicios abre-
cierre sin estrangulamiento; dado
que el flujo a través de la válvula es
uniforme e ininterrumpido. Hay
poca turbulencia dentro de la
válvula, por lo cual la caída de
presión a través es baja.

Sus principales ventajas son: acción
rápida, operación simple, espacio

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mínimo de instalación, y cierre hermético (con macho cónico).

Las principales áreas de servicio de las válvulas macho incluyen los servicios
completamente abierto o completamente cerrado, sin estrangulamiento, resistencia
mínima al flujo, operación frecuente, baja caída de presión.

Los componentes básicos de la válvula macho son: cuerpo, macho y cubierta.

Encontramos dos grupos principales de válvula macho:

• Lubricada: Para prevenir fugas entre la superficie del macho y el asiento del cuerpo,
además de reducir la fricción durante el giro. El lubricante es inyectado bajo presión
para prevenir la fuga del líquido de proceso entre la cara del macho y el cuerpo.
Adicionalmente tendrá como efecto reducir la fricción al girar el macho. El macho
está provisto con ranuras que permiten al lubricante realizar el sello; la presión del
lubricante levanta el macho y permite la fácil operación. La ventaja de las válvulas
macho lubricadas es su rápida operación, pero tienen un rango de temperatura
limitado dependiendo del lubricante usado.

• No-lubricada: El macho tiene una cubierta que elimina la necesidad de la
lubricación. Las válvulas macho no lubricadas se obtienen las encontramos de dos
tipos:

o Tipo levadizo, que opera con un elevador mecánico que levanta el macho
para permitir la fácil rotación.

o Las de camisa de elastómero o de macho cubierto. El elastómero es
incrustado o cubierto sobre el metal del cuerpo de la válvula rodeando
completamente al macho. El material más usado es teflón ya que es durable
e inerte para casi todas las sustancias químicas . Además, tiene bajo
coeficiente de fricción y es auto-lubricante.

Las principales ventajas de las válvulas macho no lubricadas es su cierre absoluto, fácil
operación, ningún problema de lubricación y amplio rango de temperatura.

Hay dos tipos principales de cubiertas (Cuellos), que corresponden a los bonetes, en las
válvulas de globo y compuerta:

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• Cubierta roscada: para tamaños pequeños y servicios de baja temperatura y
presión, donde no existe golpe o vibración.

• Cubierta bridada: para tamaños mayores y servicios de alta temperatura y presión.

Tipo 4: Válvula de aguja

Similar a la de globo solo que, usando un disco de forma cónica aguda similar a un macho
que penetra progresivamente dentro de los asientos, en forma inversa, el vástago rota y se
mueve alejándose cuando abre.


Infografía válvula de aguja

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El estrangulamiento regulado de flujos pequeños es posible a causa del orificio variable
formado entre la aguja cónica y el asiento correspondiente.

Generalmente se usan como válvulas de instrumentos, o en servicios de fluidos hidráulicos.
No suelen usare para altas temperaturas.

Los materiales de construcción que generalmente se usan son: bronce, acero inoxidable,
acero al carbón, latón y aleaciones; sus terminales son generalmente roscadas en diámetros
de 3.1 mm a 25 mm diámetro nominal.

No se usan materiales baratos ya que el maquinado de las piezas es de tolerancia muy
cerrada por lo que son de manufactura cara y su uso se reserva para la instrumentación.

Tipo 5: Válvula de núcleo perforado (grifos)

Son los elementos de cierre más antiguos y simples, pues sólo constan de dos piezas
básicas: el cuerpo y el obturador.

Existen dos variantes constructivas:

a) Válvula de macho perforado:

Las válvulas de macho se componen del macho giratorio perforado que al girar deja libre el
paso del fluido a través de su interior.

Se pueden construir para dos, tres o cuatro vías.

Lo más normal es que se prevea un engrase periódico del macho, para evitar su
agarrotamiento si estuviera mucho tiempo en la misma posición.

Las válvulas que carecen de engrase deben contar con un dispositivo accionado por
palanca, que despegue el macho del cuerpo antes de proceder a su giro. Después de que
éste se acciona, se acciona dicha palanca en sentido contrario para bloquear el macho
contra el cuerpo.

Tanto la lubricación como el anterior mecanismo pueden obviarse con un recubrimiento
de teflón en el cuerpo que roza con el macho, pudiendo alcanzarse temperaturas de hasta
230ºC.

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Infografía válvula macho

Como ventaja presenta:

• Accionamiento rápido y pérdidas de carga pequeñas.
• Regulación todo o nada.
Su uso habitual es:

• Gases, aire comprimido, reparto de flujo como 3 vías.
No se usan a altas temperaturas (agarrotamiento) y son poco frecuentes para vapor o agua.

b) Válvula de bola perforada:
Controla el flujo haciendo girar una esfera, con un barreno concéntrico y de diámetro similar
al nominal.

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Son básicamente válvulas macho modificadas; aunque han sido asequibles por largo
tiempo, su uso se encontraba limitado a causa del sello metal -metal, que no podía
proveerse a la bola. Los avances en los plásticos han permitido que los asientos metálicos
sean remplazados con asientos modernos de elastómeros y plastómeros.

La bola tiene una garganta de admisión que se une con la del cuerpo en la posición abierta;
las válvulas de bola se usan principalmente para servicios abre-cierre; no trabaja bien en
maniobras de estrangulamiento; son rápidas de operar, fáciles de mantener, no requieren
lubricación, dan sello hermético con bajo torque y exhiben una caída de presión que es
función del tamaño de garganta seleccionado.


Infografía válvula de bola perforada

A continuación, os mostramos una sencilla infografía resumen sobre su uso y
características:

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Infografía sobre el uso de la válvula de bola

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La válvula de bola está limitada a las temperaturas y presiones permitidas; uno de sus
inconvenientes es que algún fluido puede verse atrapado entre los asientos y el agujero de
la bola lo cual es indeseable en muchos casos (aunque existen camisas interiores que lo
evitan, pero aumentan el precio).

Su uso se recomienda para casi todos los fluidos: Vapor, agua, aceite, gas, aire, fluidos
corrosivos, lodos y materiales en polvo secos.

Las partes principales de las válvulas de bola son: cuerpo, asientos y bola.

Las válvulas de bola vienen con tres tipos de garganta: entera, reducida y Venturi.

• Garganta entera. Es igual al diámetro interior del tubo, pero tiene el inconveniente
de usar un cuerpo mayor que el estándar.

• Tipo Venturi Se forma un perfil análogo para producir efecto Venturi a través del
cuerpo.

• Garganta reducida (que es la más común) Tiene un agujero común menor que el
diámetro de la tubería.

Los materiales para los asientos son de TFE, Nylon, Buna N y Neopreno, su uso estará
limitado por la temperatura. Para alta temperatura de operación se desarrollador os
asientos de grafito que permiten operación hasta de 538º C.

El vástago en una válvula de bola no está sujeto normalmente a la bola. Generalmente se
ranura la bola, y la terminal del vástago se perfila de acuerdo a ella, de manera que hace
girar la bola. El vástago se sella con anillos “O" o empaques convencionales de TFE, o de
material impregnado de TFE mantenido en su sitio por anillos de compresión.

Las válvulas de bola se fabrican en un amplio espectro de materiales: Fierro fundido, fierro
dúctil, bronce, aluminio, acero inoxidable, latón, titanio, zirconio, tantalio y muchas
aleaciones resistentes a la corrosión, además de plásticos.

El rango de tamaños va de 6.3 mm a 760 mm de diámetro nominal.

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Las terminales del cuerpo generalmente son: enchufables, bridadas, clamp, roscadas, etc.
Hay también la posibilidad de cambiar las piezas terminales a varios materiales de
construcción.

En forma similar a las válvulas macho, se pueden construir para dos, tres o cuatro vías.

Tipo 6: Válvula de mariposa

En estas válvulas un disco gira apoyado en dos extremos, sobre un eje perpendicular al de
la válvula.

Las válvulas de mariposa son uno de los tipos de válvula más antiguo conocido por las
siguientes razones:

1. Son simples en su funcionamiento y fabricación.
2. Son ligeras.
3. Presentan un bajo costo; los costos de mantenimiento también son bajos, debido
a que tienen un mínimo de partes móviles.
4. Su diseño abierto recto de lado a lado, previene el depósito de cualquier sólido.
5. Giro rápido: es posible cambiar el estado de la válvula de completamente abierta
a completamente cerrada con un giro de 90°.Además ocupa poco espacio a lo
ancho de la tubería, debido a que es muy angosta.
Las válvulas de mariposa se usan principalmente en servicios de control y abre-cierre, de
grandes flujos de líquidos y gases a presiones relativamente bajas.

La regulación de flujo se realiza por el disco de la válvula sellando contra el asiento.

Las características principales de los servicios de la válvula de mariposa son:
completamente abierta, estrangulamiento aceptable o completamente cerrada; tiene
cierre positivo para gases y líquidos, y caída de presión aceptable.

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Infografía válvula de mariposa

Los principales elementos estructurales de una válvula de mariposa son: el disco de control
de flujo (mariposa) y la carcasa del cuerpo.

Si hay que buscarle algún defecto, este estaría en su eje central, que siempre está presente,
abierta o cerrada, y que afecta a la pérdida de carga y a los sólidos que se arrastren con el
líquido.

Podemos encontrar diferentes configuraciones para este eje según su excentricidad. El
concepto de excentricidad nos permite desplazar de sus ejes coordenados principales el eje
de la compuerta para reducir la fuerza de accionamiento o mejorar el sello, entre otros.

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Infografía ejemplo sobre la doble excentricidad.

Como podemos comprobar dotar la válvula de mariposa de excentricidades, permite
reducir considerablemente el esfuerzo necesario para su accionamiento y la calidad del
sellado. En la imagen anterior encontramos las dos más comunes, pudiéndose encontrar
hasta una tercera para un sellado aún más efectivo.

A nivel de mantenimiento, las excentricidades consiguen una mayor vida útil de las juntas
de sellado y una gran facilidad para su sustitución, sin necesidad de utilizar herramientas
especiales.

Por último, os mostramos una sencilla infografía resumen sobre su uso y características:

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Infografía sobre el uso de la válvula de mariposa

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Tipo 7: Válvula de diafragma.

Las válvulas de diafragma se usan para servicios de estrangulamiento y abre-cierra; realizan
en el flujo de líquidos un amplio e importante rango de servicios según su posición

En este tipo de válvulas el diafragma aísla el fluido de proceso del mecanismo de operación;
el fluido no puede entrar y causar fallas de servicio. Cuando la válvula está abierta, el
diafragma se retira de la vía de flujo, y el fluido tiene un flujo uniforme y recto; cuando la
válvula está cerrada, el diafragma esta herméticamente asentado sobre una acanaladura o
área circular del fondo de la válvula.


Infografía válvula de diafragma

Las principales aplicaciones de las válvulas de diafragma incluyen presiones de operación
bajas o lodos que podrían obstruir o corroer las partes de trabajo de la mayoría de los demás
tipos de válvulas.

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Las válvulas de diafragma no requieren de empaque del vástago.

Su esperanza de vida depende de la presión, temperatura y frecuencia de operación; uno
de sus principales problemas es que el diafragma se rompe por el mecanismo de opresión.

Los principales elementos estructurales de una válvula de diafragma son: el cuerpo, el
bonete y el diafragma flexible.

Los tipos generales de cuerpo son:

a) Garganta recta: la válvula tiene el mismo diámetro interior y perfil de la tubería; para
operar este tipo de válvulas se requiere mover mucho el vástago, lo cual limita
mucho su uso ya que existen muy pocos plásticos que puedan soportar carreras
largas

b) Garganta acanalada o Saunders : es mejor para estrangulamiento y da cierre
hermético; tiene carrera corta el vástago al operarse y esto permite el uso de
diafragmas duros como el teflón.

Existe otro tipo que emplea un macho y un diafragma moldeados en una misma unidad;
en la posición abierta dan un flujo recto, y en la posición cerrada, el macho asienta sobre el
fondo del cuerpo, con una lamina de diafragma conectada al macho y el tope del pasaje del
pasaje de flujo.

Los vástagos en las válvulas de diafragma no rotan el diafragma, simplemente suben o
bajan con la ayuda de un pistón de compresión que a su vez es movido con un brazo de
elevación o vástago rotante. Generalmente no hay empaque y esto causa pocos problemas
de mantenimiento; sin embargo, para sustancias peligrosas o toxicas, se pueden
proporcionar bonetes sellados con empaque de teflón u otros elastómeros.

Las válvulas de diafragma se fabrican en un amplio rango de materiales, incluyendo hierro
fundido, hierro dúctil, acero fundido, acero inoxidable y aleaciones resistentes a la corrosión.
Los recubrimientos pueden ser materiales tales como teflón virgen, el cual puede operar
hasta 205º C y no está contaminado.

Las válvulas de diafragma también se pueden proporcionar con terminales de varias vías
las cuales se usan ampliamente en la industria farmacéutica.

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Las terminales de las válvulas pueden ser roscadas, bridadas, soldables, enchufables, y las
del tipo clamp ampliamente usadas en la industria farmacéutica. También con un amplio
surtido en diámetros.

Tipo 8: Válvula de retención.

Este grupo de válvulas forma lo que se entiende como “válvulas de actuación no directa del
operador”

También llamadas “check” (por su nombre en inglés). Las válvulas de retención están
diseñadas para prevenir el retroceso del flujo a través de una tubería; la presión del fluido
abre la válvula en un sentido y levanta el peso del mecanismo de retención y cuando existe
cualquier flujo en sentido contrario se cae el mecanismo y cierra.

El elemento de retención y cualquier parte móvil asociada puede estar en constante
movimiento, si la fuerza de la velocidad no es suficiente para mantenerlas en la posición
completamente abierta, es decir, en una posición estable.

Existen diferentes tipos de válvulas de retención, la selección de un tipo en particular
depende de la temperatura, caída de presión permisible y limpieza del fluido. Veamos
algunas de ellas:

a) Válvula de retención de columpio

La válvula de retención de columpio abre con la presión de la línea, causando que el disco
oscile elevándose y alejándose del asiento; se cierra cuando la presión decrece y alcanza
cero (en este caso el disco se mantiene contra el asiento por su propio peso), también se
puede cerrar usando un contrapeso externo conectado a la flecha del columpio a través del
cuerpo de la válvula.

Esta válvula tiene el inconveniente de que el columpio en ciertos casos (suciedad u
oxidación) tiende a quedarse atorado en la posición abierta. Las válvulas de retención de
columpio se usan en bajas velocidades de fluido donde los retrocesos son poco frecuentes;
se usa comúnmente acompañada de una válvula de compuerta. Las pr incipales
características del servicio de estas válvulas son: mínima resistencia al flujo, servicios de baja
velocidad y cambios poco frecuentes de sentido de flujo.

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Infografía válvula de retención de columpio

Las partes principales de construcción de una válvula de columpio son: el cuerpo, el disco,
la flecha del columpio y la tapa.

Hay dos tipos principales de diseño: de forma recta y en forma de contrapeso. Las de forma
recta tienen un disco colgado de arriba, de manera tal que la superficie del asiento esta
ligeramente en ángulo; esto le permite al disco oscilar a bajas presiones.

Existen dos tipos de discos para esta válvula:

a. Los discos metálicos. Se se usan en las válvulas de patrón recto.

b. Los discos compuestos. son mejores en flujos que contienen partículas extrañas,
proveen una operación más silenciosa y pueden asentar herméticamente hasta

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cuando haya pequeñas partículas en la tubería. A bajas presiones el cierre positivo es
mejor con los discos compuestos.

Los tipos de construcción de tapa son: tapa roscada y tapa bridada, donde un empaque
sella la unión.

Cuando se necesita una más rápida reacción al retroceso, ciertas válvulas pueden ser
equipadas con una palanca contrapeso exterior, esto proveerá un rápido cierre del disco, y
reduce la posibilidad de oleaje o golpe. La palanca y el contrapeso se ajustan de manera tal
al disco, que abra a la más ligera presión, o no abre hasta que se obtenga una presión
aceptable.

Estas válvulas son construidas de casi todos los materiales y pueden ser roscadas, bridadas,
soldadas, etc.

Es una buena práctica colocarlas en posición horizontal con la tapa hacia arriba.
Conviene tener en cuenta que no es recomendable colocarlas en posición vertical, que son
inoperables con el flujo hacia abajo, y que no operan adecuadamente si la tapa tiene algún
ángulo con respecto a la vertical.

b) Válvula de retención de bola
Similar a las de columpio, solo que en este caso el elemento de retención es una bola, que
puede rotar libremente, descansando sobre la superficie de asentamiento cuando el flujo
retrocede. Su uso se limita a pequeños tamaños y para servicios domésticos o viscosos.

Tipo 9: Válvula de seguridad, alivio y de regulación de presión.

Este tipo de válvulas están destinadas a la seguridad de la Planta en varios sentidos:

1. Proteger a las personas.
2. Proteger a los equipos.
3. Proteger al sistema de tuberías.
4. Asegurar las condiciones del proceso que se está realizando.
Y dentro de este grupo podemos encontrar los siguientes tipos:

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a) Válvula de seguridad
Válvula de apertura rápida y flujo completo que se encarga de desalojar en forma urgente
el aire, gases o vapores que pudiesen causar la explosión de un recipiente.


Infografía válvula de seguridad.

b) Válvula de alivio
Encargada de liberar la presión excesiva del líquido contenido en un recipiente, en
situaciones donde la descarga a flujo pleno no es requerida, cuando solo un pequeño
volumen de líquido disminuiría rápidamente la presión y evitaría la explosión del recipiente.

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Infografía válvula de alivio de presión

c) Válvula de regulación de presión
Encargada de mantener la presión a un valor prefijado y decidido (set point), pueden ser de
3 vías (con descarga) y de 2 vías (regulación directa- típica en neumática).

En la industria del piping, en general, este tipo de válvulas suele prestarse a confusión. La
nomenclatura de las dos primeras PRV vs PSV y la traducción errónea de la primera por
“pressure regulation valve” hace que sea frecuenta confundir los tres tipos. Por este motivo
hemos creado una sencilla infografía comparativa de PRV vs PSV que permite responder a
la pregunta ¿Qué diferencia una de otra?

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Infografía comparativa PSV vs PRV

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Tipo 10: Válvulas de control.

En una Planta química existen decenas o miles de sistemas que miden, registran, trasmiten,
controlan, etc. Pudiendo encontrar sistemas autónomos o locales que realizan la función de
control en el mismo lugar o muy cerca.

Cuando se quiere realmente tener una visión global de lo que está sucediendo en la Planta;
toda la información de los instrumentos en la Planta deberá ser enviada a un cuarto de
control, donde un ordenador central procesará los datos y enviarán ordenes de control.

Es muy importante, en el diseño de tuberías, tomar en cuenta los instrumentos y válvulas
de control, ya que estos no solamente usan un espacio en la tubería, en algunos casos son
bastante aparatosos, y en muchos casos exigirán una posición definida y una cierta
distancia con puntos de referencia.

El elemento más común en la industria de control de procesos es la válvula de control; ésta,
por medio de un elemento estrangulará el fluido, y mantendrá regulada la variable de
proceso.

Un montaje típico de válvula de control consta de:

1. Cuerpo de la válvula.
2. Mecanismo de control.
3. El actuador que opera la válvula.
4. Los sensores de información: posicionadores, transductores, regulador de presión
de alimentación, operadores manuales, amortiguador (snubbers), finales de
carrera, etc.
Existe una amplia variedad de válvulas de control y dependiendo de las variables que van a
controlar se pueden clasificar en:

a) Válvulas de control de flujo:
Las válvulas de control de flujo a veces usan un dispositivo para abrirse. Este dispositivo
suele ser operado por mecanismos hidráulicos. Cuando la válvula de flujo percibe un
cambio de presión, es el actuador el encargado de abrir la válvula.

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Infografía válvula de control actuador de diafragma

Algunas válvulas de control de flujo no usan otro dispositivo para abrirse o cerrarse. Estas
válvulas se llaman válvulas de control automático. Cuando la presión cae o aumenta,
proporciona la fuerza suficiente para abrir la válvula automáticamente. Éste es el caso de
las válvulas de nivel en los tanques de agua. Cuando el nivel de agua alcanza cierto punto,
la válvula se cerrará automáticamente.

b) Válvulas de control de presión

Este tipo de válvula comúnmente realiza su trabajo en forma local, pero eso no indica que
no pueda tener un mecanismo de trasmisión de señal.

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c) Válvulas de control de temperatura:

Son también conocidas como termostáticas, reguladoras de temperatura. Su
funcionamiento es automático y no requiere elementos externos de accionamiento, tales
como electricidad, aire comprimido, aceite hidráulico o agua.

Es una válvula de doble asiento y el eje obturador está presionado por un muelle en uno de
sus extremos. Se instala un termostato sensible en el punto (depósito, tubería) cuya
temperatura se desee regular. La válvula se coloca en la tubería que da paso al sistema de
calefacción o refrigeración.

El termostato, el tubo de conexión y el cilindro que acciona el eje de obturadores en el
extremo opuesto en el que se sitúa el muelle, van completamente llenos de un aceite
mineral especial. Si éste recibe calor, se expansiona, empuja el eje de obturadores ,
venciendo la presión del muelle, y cierra gradualmente la válvula. A la inversa sucede
cuando desciende la temperatura en el punto de medición.

En la práctica, la válvula se ajusta por sí sola en una posición tal que deja el paso suficiente
de elemento calorífico (frigorífico) para mantener la temperatura deseada.



Ejemplo real de válvula de control de temperatura. Fuente Allbiz

Se usa típicamente en bombas de calor, autoclaves, secaderos, etc.

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Accesorios para válvulas

La mayoría de las válvulas se operan simplemente por medio de un volante o manija,
suministrada con la válvula; sin embargo, se han desarrollado métodos alternativos de
operación de válvulas, con accesorios manuales o automáticos.

Se pueden suministrar varios accesorios para adaptarse a la mayoría de las válvulas tratando
de solucionar tres necesidades:

a) Facilitar la operación cuando se localiza la válvula en lugares inaccesibles.

b) Proporcionar más extensión del punto de apoyo, cuando el volante no es lo
suficientemente largo.

c) Aminorar los porcentajes de apertura y cierre.
Algunos de estos accesorios son:

Extensiones del vástago. Generalmente no es posible o practico situar válvulas al alcance
de la mano. Por ejemplo, las válvulas de las líneas municipales subterráneas de agua se
suministran con extensiones desmontables para operación controlada y remota.

Las extensiones como volantes, llaves mecánicas, palancas enchufables o conexiones de
piso, se suministran a la longitud requerida para el servicio. La unidad de extensión
generalmente consiste en una barra de acero forjado en frio y un accesorio de acople
diseñado para adaptarse al vástago de la válvula.

Cuando existen extensiones más largas, la barra se sustituye con una tubería de acero
pesado, normalmente sujeta a un volante acoplado en un extremo y un dado en el otro
extremo.

Un volante de agujero cuadrado o tuerca de operación (51 mm cuadrada) acomodará el
accesorio cónico cuadrado a la barra, o terminal del volante (como se ve en la figura inferior).
Las unidades de extensión extra-largas requieren soportes intermedios.

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Ejemplo real de válvula de vástago extendido. Fuente: Válvulas Worcester

Ayuda volante-cadena. El uso de operadores de este tipo permite el acceso de válvulas
colocadas en las alturas, en cabezales verticales u horizontales poco accesibles; estos
operadores son fácilmente adaptables al borde o a los radios del volante.

Las ruedas para cadena requieren un vástago reforzado en la válvula, para soportar el peso
extra además del torque; algunas ruedas de cadena tienen guías, para prevenir que las
cadenas se descarrilen. Existen también ruedas de cadena diseñadas para remplazar el
volante.

Ejemplo real de volante accionado por cadenas. Fuente: Babbitt Chainwheels

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Operadores de engran ajes. Proveen ventajas mecánicas adicionales para la apertura y
cierre de válvulas grandes; la unidad de operación puede ser montada directamente sobre
la válvula, o trabajada remotamente por medio de una extensión del vástago; los
diseñadores han desarrollado varios estilos de engranajes para la industria en general.

Los engranajes normalmente suministrados abren la válvula cuando el volante se gira
según las manecillas del reloj, pero se puede suministrar con rotación contraria. También
se obtienen cubiertas de protección de los engranajes


Conjunto de engranajes para vástago de válvula. Fuente: Rotork


Materiales comunes para la fabricación de válvulas

Antes de continuar hacemos un pequeño inciso para mostraros cuales son los materiales
de fabricación más utilizados para válvulas y accesorios

Materiales de fabricación para el cuerpo

ACEROS AL CARBONO:

• ASTM A-216. Para medias temperaturas. Asegura con su bajo carbono la soldabilidad.
Aplicaciones: Vapor saturado, recalentado, agua caliente, Petróleo, aceites no
corrosivos, gases y otros fluidos.

• DIN 1681. Para medias temperaturas. Similar a A-216 GrB.

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ACEROS ALEADOS:

• ASTM A-217. Para servicios altas temperaturas. Medios moderadamente corrosivos.

• ASTM A-352. Para servicios a bajas temperaturas.

ACEROS MOLDEADOS INOXIDABLES:

• ASTM A-296. Para servicios corrosivos. Ferrito (CAI5), Austenítico (CF8), Austenítico
mejorado para la corrosión con Molibdeno(CF8M).

FUNDICIONES.

• GRISES (Rotura 214 MPa) (Tmáx 232 ºC). ASTM A-126 GrB, DIN 1691 GG22.

• NODULARES (Rotura 414 Mpa)(Buena ductilidad). ASTM A -395. DIN 1693 GGG42.

• ALEADAS (Rotura 214 MPa) (Tmáx 232 ºC). Corrosión mejorada de la Gris.
Materiales para accesorios de válvulas

ACEROS AL CARBONO (Altas temperaturas):

• ASTM A-193. Para tornillos (8.8)

• ASTM A-194. Para tuercas. (8)

ACEROS LAMINADOS INOXIDABLES:

• AISI 410. Para altas temperaturas y resistencia a la corrosión. Aumentando la
tenacidad y resistencia al desgaste para vástagos. Tratamientos variados para 350
Brinell y 250 Brinell para material de Asientos.

• AISI304. Ambientes corrosivos, grupo L soldable.


• AISI316. Ambientes corrosivos mejorado con Mo, grupo L soldable.

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Directrices para seguir cuando se instalan las válvulas.

La correcta instalación de una válvula es crucial para garantizar su funcionamiento. Por
ejemplo, la colocación en sentido erróneo de una válvula de globo o check puede provocar
que el sistema no opere como debería, y aunque siempre es conveniente estudiar cada caso
en particular, podemos tomar como generales las pautas descritas a continuación para su
instalación.

• La dirección del flujo a través de la válvula debe ser la correcta. Cuando esto sea
importante, la dirección del flujo se indicará en el cuerpo de la válvula (normalmente
mediante una flecha).

• Las válvulas on-off en lo posible deben colocarse en tramos horizontales en lugar de
verticales para facilitar el drenaje de la línea cuando las válvulas están cerradas.

• Las válvulas pesadas deben estar adecuadamente apoyadas. Se debe dejar un
mínimo de 300 mm entre la brida y el soporte para facilitar la instalación y el
desmontaje.

• Por razones estéticas, es importante mantener las líneas centrales de las válvulas a
la misma altura y en línea en la vista en Planta.

• No debe haber riesgos de seguridad para el operador cuando acceda a las válvulas.

• Las líneas que transportan fluidos peligrosos deben tener las válvulas montadas de
tal manera que el operador tenga fácil acceso para abrirlas o cerrarlas.

• Los vástagos de las válvulas no deben apuntar hacia abajo o en ningún ángulo por
debajo de la horizontal. Esto evita que se acumule sedimento en la empaquetadura
de los prensaestopas, lo que puede dañar el vástago.

• Los vástagos de las válvulas no deben apuntar a las pasarelas de paso.

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Especificaciones de válvulas

Los fabricantes utilizan códigos de identificación o números de modelo para identificar su
válvula; estos generalmente se funden o estampan en el cuerpo de la válvula. No existe un
sistema estándar y cada fabricante utiliza el suyo propio, por lo que es necesario consultar
los catálogos de los fabricantes para facilitar la identificación o el pedido de las válvulas. Los
factores importantes que determinan la idoneidad de una válvula particular para un servicio
dado son:

• Presión nominal.
• Tipo de válvula (compuerta, globo, etc.).
• Método de fijación a la línea recipiente o equipo.
• Tipo de operador.
• Material del disco y del asiento.
• Material del cuerpo.
Dichos datos deben reflejarse de forma clara en las especificaciones de válvulas que
elaboremos, ya que serán la guía que permita al fabricante facilitarnos un presupuesto
ajustado y acorde a las necesidades de Planta.

Tiempos de montaje de Válvulas

Por último, indicamos las siguientes bases para tener en cuenta al estimar horas hombre
en el montaje de válvulas.

Las horas de trabajo indicadas en la s siguientes tablas son registros obtenidos en
condiciones estándar y para los casos en que el sitio del montaje está aislado de cualquier
Planta o equipo en operación.

Lo anterior implica que la mano de obra se deberá ajustar cuando las condiciones en el
lugar de montaje se aparten de estas condiciones sstándar a fin de que la estimación
contemple al Proyecto en particular.

Condiciones estándar

Los criterios que definen las condiciones estándar con las que se obtuvieron los registros de
las tablas son los siguientes:

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• Las tareas se ejecutan en un clima moderado (es decir con temperaturas medias
entre los 5° C a 40° C) y con vientos menores a 30km/hora.

• Se trabaja en zona no sísmica.

• El área donde se ejecuta el trabajo está libre de contaminación.

• El trabajo se ejecuta en horario diurno.

• La altura máxima del plano de trabajo no supera la altura de 1,50 m por encima del
nivel del suelo. Si el montaje se ejecuta a mayor altura se produce un cambio
significativo de la cantidad de horas hombre requeridas para la instalación de cada
válvula.

• Altura libre mínima de los lugares techados =2,60 m.

• Distancia máxima de transporte desde el área de almacenamiento o descarga al
sitio de obra de 300 m.

• La puerta de ingreso de los operarios está a 200 m o menos del área de trabajo.

• Los entregables de ingeniería y el suministro de materiales cumplen con la
programación del proyecto.

• Se dispone de los servicios de infraestructura adecuados.

• Se dispone de personal de campo capacitado.

• Se dispone de equipos de construcción y herramientas adecuadas.

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En las siguientes estimaciones no se incluyen los tiempos extras derivados de:

• El montaje de los andamios.

• El trabajo de repaso por errores de diseño.

• Las horas del personal de seguridad, snspección, Topógrafos etc., solo se contempla
la mano de obra directa aplicada a la tarea.

• Las unidades de horas de trabajo no incluyen tiempos de torque o repaso de torque
de bulones en uniones bridadas.

• Las unidades de horas de trabajo no incluyen tiempo por ayuda de gremio
específico.

• Se supone que las tareas se ejecutan en una obra nueva sin ninguna interferencia
con una Planta o servicio en funcionamiento.

• Las horas a consumir por pruebas de estanqueidad en válvulas de gran magnitud
antes de proceder a su montaje están indicado en la especificación técnica del
cliente.

La tabla siguiente, indica los tiempos en horas/hombre (Hs-h) para el montaje de válvulas
de compuerta sobre nivel suelo. Los registros se tabulan según el diámetro y el rating de la
válvula.

Nota: De NPS ½” a 2” los extremos de las válvulas son roscados y están fabricadas en acero
forjado.
De NPS 2½” en adelante los extremos de las válvulas son bridadas y fabricadas en acero
fundido.

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Tiempo de montaje válvulas de compuerta a nivel de suelo

Los pesos de las válvulas de la tabla anterior solo son orientativos. Una vez seleccionado el
modelo de la válvula a montar se debe consultar el catálogo del fabricante para tener el
peso preciso.

La siguiente tabla, indica los tiempos en horas hombre para el montaje de válvulas tipo
wafer sobre nivel suelo. Los registros se tabulan según el diámetro y la serie de la válvula y
no incluyen los tiempos por torque o repaso de bulones.

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Tiempo de montaje válvulas wafer a nivel de suelo

La siguiente tabla, indica los tiempos en horas hombre para el montaje de válvulas
extremos buttweld sobre nivel suelo. Los registros se tabulan según el diámetro y la serie
de la válvula y no incluyen las soldaduras.

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Tiempo de montaje válvulas con extremos Buttweld sobre nivel de suelo

Para finalizar, la última tabla indica los tiempos en horas hombre para el montaje de válvulas
de seguridad y válvulas de control sobre nivel suelo. Los registros se tabulan según el
diámetro y la serie de cada válvula y no incluyen los tiempos por torque o repaso de bulones.

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Tiempo de montaje válvulas de seguridad sobre nivel de suelo