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Banco de pruebas para calibrar válvulas de seguridad

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Claudia Ugueto

on 27 May 2016

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Transcript of Banco de pruebas para calibrar válvulas de seguridad

“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”

UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI
ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
Realizado por:

CLAUDIA LEONOR UGUETO GONZÁLEZ

Trabajo de Grado presentado ante la Universidad de Oriente como requisito parcial para optar al título de

INGENIERO MECÁNICO
Barcelona, Mayo de 2016
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI
ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”

Tutor Académico
Yordy González
Jurado Principal
José Rengel
Jurado Principal
Johnny Martínez
Barcelona, Mayo de 2016
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS
DESARROLLO Y RESULTADOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
INTRODUCCIÓN
Limitan la presión de un circuito para reducir la fuerza o el par ejercido por un cilindro o por un motor rotativo.
Válvulas de seguridad
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Las válvulas de seguridad son uno de los instrumentos de control mas esenciales en la industria
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
OBJETIVOS
Diseñar un banco de pruebas para la calibración de válvulas de seguridad piloto y resorte, de la empresa PDVSA distrito San Tomé
OBJETIVO GENERAL
Proponer alternativas para el diseño del banco de pruebas para la calibración de válvulas de seguridad, según las necesidades de la empresa
Efectuar el diseño neumático y mecánico del banco de pruebas empleando software comerciales
INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS
Describir los tipos de válvulas de seguridad que se calibran en las instalaciones del taller de válvulas de PDVSA distrito San Tomé
Objetivos Específicos
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
INTRODUCCIÓN
Banco de pruebas
Son equipos industriales que permiten realizar evaluaciones previas de las condiciones de calidad de un componente de un ensamble, mediante la reproducción de una manera controlada de las condiciones en las que opera dicho componente en el ensamble.
Banco de pruebas de válvulas
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA

CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
Los costos asociados a la construcción del banco de pruebas para el año 2015 es 5.101.381,83 Bsf.
Mediante un análisis estadístico se determinaron las cantidades y clases de válvulas de mayor ingreso, estas son de clase 150, 300, 600, 900, 1500 y 2500 de entre 3/4 y 8 pulgadas de diámetro
Se diseño un banco de pruebas que permite ensayar válvulas de seguridad roscadas y bridadas, solo admite válvulas de 3/4 a 8 pulgadas de diámetro de clase 150, 300, 600, 900, 1500 y 2500
Se diseñó el sistema de bombeo tomando en cuenta el espacio físico del taller de válvulas y se verificó que todas las caídas de presión y velocidades se encuentran dentro de la norma PDVSA MDP-02-FF-03
Los cálculos de esfuerzos realizados indican que la mesa de trabajo no fallará con los esfuerzos producidos por el peso de los componentes del sistema de sujeción
Llevar a cabo la construcción del banco de pruebas por parte de la empresa PDVSA distrito San Tomé
Elaborar un plan de mantenimiento para aumentar la vida útil del banco de pruebas
Seguir las especificaciones del diseño al momento de la construcción del banco, debido a que cualquier variación no garantiza el correcto funcionamiento del banco de pruebas
Mediante el análisis del banco de pruebas que se encuentra en uso, se determinó que el mismo no cumple con las normas de ergonomía

















“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
DESARROLLO DEL TRABAJO
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
DESARROLLO DEL TRABAJO
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
RECOPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA
DESCRIPCIÓN DE LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD QUE SE CALIBRAN EN EL TALLER DE VÁLVULAS DE PDVSA SAN TOMÉ
CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS Y OPERACIONALES DE LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD EN EL TALLER DE VÁLVULAS DE PDVSA SAN TOMÉ
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑOS ALTERNATIVOS DE BANCOS DE PRUEBAS PARA VÁLVULAS DE SEGURIDAD
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
RECOPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
Búsqueda y recolección de información
Fuentes biblográficas
Medios impresos
Páginas web
Fuentes audiovisuales
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
DESCRIPCIÓN DE LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD QUE SE CALIBRAN EN EL TALLER DE VÁLVULAS DE PDVSA SAN TOMÉ
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
Válvulas de seguridad de acción o presión directa
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑOS ALTERNATIVOS DE BANCOS DE PRUEBAS PARA VÁLVULAS DE SEGURIDAD
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
Selección del gato hidráulico
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
Simulación de la mesa de trabajo
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
MODELO A
Características del banco de pruebas para válvulas de seguridad a diseñar

Diseño hidráulico
Dimensionamiento de la red de tuberías
1.Se determinaron las condiciones de entrada del aire a la red de tuberías haciendo uso del simulador comercial ASPEN HYSYS 3.2.

3. Se realizó el dimensionamiento preliminar de la red de tuberías haciendo uso de la norma PDVSA 90616.1.024






Presión de Trabajo Máxima Permisible (MAPW) y Presión Máxima Permisible (MAP)
MAWP ˃ Po
MAP ˃ Pd
Cilindro:
Cilindro:
Cabezal Elipsoidal 2:1:
Cabezal Elipsoidal 2:1:
Transición cónica:
Transición cónica:
S : Esfuerzo permisible a temperatura de diseño, psi.
t : Espesor del cilindro, corroído, pulg.
t : Espesor del cabezal, corroído, pulg.
t :Espesor del cono, corrido, pulg.
R : Radio interno, corroído, pulg.
D :Diámetro interno, corroído, pulg.
DT
sc
hc
cc
c
c
Sa: Esfuerzo permisible a temperatura ambiente, psi.
t : Espesor del cilindro, nuevo, pulg.
t : Espesor del cabezal, nuevo, pulg
t : Espesor del cono, nuevo, pulg.
R : Radio interno, nuevo, pulg.
D :Diámetro interno, nuevo, pulg.
sn
hn
cn
n
n
Análisis hidráulico mediante Pipephase V 9.1
-Distribución del sistema de tuberías
-Caídas de presión y velocidad en cada tramo de tubería
Para realizar la simulación se establecieron las siguientes premisas de diseño:
- Modelo de simulación Network.
- Tipo de fluido: Gas
- Las condiciones de entrada a la red de tuberías estarán ajustadas a las que tenga la corriente a la salida del compresor.

Diseño mecánico
Selección del gato hidráulico que ajustara la válvula contra las barras de sujeción
- Determinación de la presión máxima que debe actuar sobre el sistema
T
Calculo de la fuerza de agarre
La fuerza de agarre se obtiene realizando un diagrama de cuerpo libre de la válvula
Cálculos de las barras sujetadoras de las válvulas
Se calculara el espesor que debe poseer la barra sujetadora de la válvula para resistir las fuerzas que actúan sobre la misma.
Descripción de la empresa
Seleccionar la instrumentación necesaria para el banco de pruebas
Elaborar un estimado de costos para la construcción del banco de pruebas
Realizar los planos de diseño para la construcción del banco de pruebas de válvulas
Válvulas de seguridad accionadas por piloto o de acción indirecta
Válvulas de seguridad equilibradas
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS Y OPERACIONALES DE LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD EN EL TALLER DE VÁLVULAS DE PDVSA SAN TOMÉ
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
MODELO B
MODELO C
En el banco de pruebas a diseñar se calibraran válvulas de las clases 150, 300, 600, 900, 1500 y 2500, de 3/4 hasta 8 pulgadas
2.Se verificó la velocidad de erosión












Como el valor del diámetro aumento con respecto al seleccionado inicialmente en la norma (2in), fue necesario fijar la velocidad para tuberías entre 3 y 4 in
Como el diámetro se mantuvo por debajo de pulgadas (diámetro seleccionado inicialmente) no es necesario fijar una nueva velocidad.
Ventanas de dialogo Pipephase
La fuerza de diseño es la suma de todos los pesos calculados anteriormente y de la fuerza de prueba
Fuerza de prueba
Peso de la válvula critica
Peso del agua
Peso del plato de prueba
Dimensiones las barras sujetadora y placas contenedoras
Selección del tubo que contiene al gato hidráulico
La selección se hizo timando en cuenta el peso del conjunto que debe levantar el gato hidráulico
Generación de esfuerzos
Selección de los instrumentos de medición
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
DPTO. DE MECÁNICA
Estimación económica
“DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA LA CALIBRACIÓN DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD PILOTO Y RESORTE DE PDVSA DISTRITO SAN TOMÉ”
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