Válvula de control automático

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Válvula de control automático

  1. 1. Válvula de Control AutomáticoUna válvula es un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener oregular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible queabre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en todaindustria, particularmente en la de petróleo y gas. Debido a su diseño ymateriales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular,modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simpleshasta los más corrosivos o tóxicos.Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más dediámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de20.000 lb/in² (140 MPa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1.500 °F(815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, lasfugas o escurrimientos no tienen importancia.La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa lacantidad total de fluido que ha pasado por una sección determinada de unconducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad defluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad detiempo.La válvula automática de control generalmente constituye el último elementoen un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como unorificio cuya sección (área) de paso varía continuamente con la finalidad decontrolar un caudal en una forma determinada. De allí que juega un papel muyimportante en el bucle de la regulación. Realiza la función de variar el caudaldel fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable medida.Dentro del bucle de control tiene tanta importancia como el elemento primario,el transmisor y el controlador. La válvula de control típica se componebásicamente del cuerpo y del actuador. Ver figura 1 (Partes de una válvula decontrol neumática).
  2. 2. El cuerpo de la válvula contiene en su interior el obturador y los asientos y estáprovisto de rosca o de bridas para conectar la válvula a la tubería. El obturadores quien realiza la función de control de paso del fluido y puede actuar en ladirección de su propio eje (movimiento lineal) o bien tener un movimientorotativo o rotatorio del vástago. Esta unido a un vástago que pasa a través dela tapa del cuerpo y que es accionado por el servomotor. El actuadorresponde auna señal del controlador automático y mueve el elemento de control. El
  3. 3. actuador es el amplificador de potencia entre el controlador y la circulacióndel fluido.Hay dos tipos de actuadores neumáticos básicos; en uno se utiliza un resorte yun diafragma, y el otro es de pistón y cilindro. Hay otros tipos y variantes.Las funciones de los componentes internos de la válvula incluyen: 1) produciruna restricción variable dentro del cuerpo para producir cambios en el flujo delfluido; 2) configurar el flujo con respecto a su trayectoria y 3) producir ciertogrado de corte de flujo cuando está cerrada por completo.Una restricción variable se obtiene en dos formas generales, comparables conla clasificación del cuerpo como de vástago de movimiento lineal o rotatorio. Enambos casos hay una relación entre el movimiento y el flujo que se llama“característica de flujo”: es un término general y siempre debe designar ya seala característica inherente del flujo o la del flujo con la válvula instalada.La característica inherente del flujo es la producida con una caída constantede presión en la válvula. Las tres características de uso más común son: lineal,porcentaje igual y apertura rápida. Ver figura 2.La característica de flujo con la válvula instalada es la que hay cuando varia lacaída de presión en la válvula según lo determinen el flujo y las condicionesrelativas del sistema.Para dimensionar válvulas de control se utiliza el coeficiente de capacidad Cv,con él en función de una presión diferencial se obtendrá el caudal requerido. Cv = Q √ ϒ / Δp.
  4. 4. Donde Q es el caudal del fluido (en galones por minuto), ϒ es la densidadrelativa del fluido respecto a la del agua y Δp es la presión diferencial (enpsi) en unidades anglosajonas. En el caso de utilizar unidades métricasse cambia Cv por Kv y Q se mide en m3/h y Δp en bar. Y en el S.I. se cambiaCvporAv y Q se mide en m3/s y Δp en Pa.Investigar:1. Los tipos de válvulas se clasifican de acuerdo al movimiento que realiza elvástago, si es lineal son las de globo (asiento sencillo, asiento doble, con cuerpodividido, de tres vías, cuerpo en ángulo), de diafragma en sus múltiplesvariantes. Y si es un movimiento rotatorio, son las de mariposa, de bola y susvariantes. De acuerdo a lo anterior buscar: aplicación, ventajas y desventajas(por lo menos tres de cada una) de las cuatro tipos de válvulas.2. Como se mencionó existen cuatro tipos de actuadores, los de resorte ydiafragma, los neumáticos de pistón, los de motor eléctrico y loselectrohidráulicos o hidráulicos. Buscar tres ventajas y tres desventajas decada uno.3. Buscar los conceptos de posicionadores o ubicadores de válvulas, cavitacióny vaporización (flashing).

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