Una válvula es un dispositivo mecánico que controla el flujo de líquidos o gases a través de una pieza móvil que abre, cierra u obstruye uno o más conductos. Las válvulas de control automático juegan un papel importante en los sistemas de control variando continuamente la sección de paso para controlar el caudal de un fluido de acuerdo a una señal del controlador. Están compuestas por un cuerpo, un obturador movible y un actuador neumático o eléctrico que responde a la

1. Válvula de Control Automático
Una válvula es un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o
regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que
abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.
La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en toda
industria, particularmente en la de petróleo y gas. Debido a su diseño y
materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular,
modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples
hasta los más corrosivos o tóxicos.
Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de
diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de
20.000 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, las
fugas o escurrimientos no tienen importancia.
La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa la
cantidad total de fluido que ha pasado por una sección determinada de un
conducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de
fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de
tiempo.
La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento
en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un
orificio cuya sección (área) de paso varía continuamente con la finalidad de
controlar un caudal en una forma determinada. De allí que juega un papel muy
importante en el bucle de la regulación. Realiza la función de variar el caudal
del 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 compone
básicamente del cuerpo y del actuador. Ver figura 1 (Partes de una válvula de
control neumática).

2. El cuerpo de la válvula contiene en su interior el obturador y los asientos y está
provisto de rosca o de bridas para conectar la válvula a la tubería. El obturador
es quien realiza la función de control de paso del fluido y puede actuar en la
dirección de su propio eje (movimiento lineal) o bien tener un movimiento
rotativo o rotatorio del vástago. Esta unido a un vástago que pasa a través de
la tapa del cuerpo y que es accionado por el servomotor. El actuadorresponde a
una señal del controlador automático y mueve el elemento de control. El

3. actuador es el amplificador de potencia entre el controlador y la circulación
del fluido.
Hay dos tipos de actuadores neumáticos básicos; en uno se utiliza un resorte y
un 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) producir
una restricción variable dentro del cuerpo para producir cambios en el flujo del
fluido; 2) configurar el flujo con respecto a su trayectoria y 3) producir cierto
grado de corte de flujo cuando está cerrada por completo.
Una restricción variable se obtiene en dos formas generales, comparables con
la clasificación del cuerpo como de vástago de movimiento lineal o rotatorio. En
ambos 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 sea
la característica inherente del flujo o la del flujo con la válvula instalada.
La característica inherente del flujo es la producida con una caída constante
de 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 la
caída de presión en la válvula según lo determinen el flujo y las condiciones
relativas 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. Donde Q es el caudal del fluido (en galones por minuto), ϒ es la densidad
relativa del fluido respecto a la del agua y Δp es la presión diferencial (en
psi) en unidades anglosajonas. En el caso de utilizar unidades métricas
se cambia Cv por Kv y Q se mide en m3/h y Δp en bar. Y en el S.I. se cambia
CvporAv 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 el
vástago, si es lineal son las de globo (asiento sencillo, asiento doble, con cuerpo
dividido, de tres vías, cuerpo en ángulo), de diafragma en sus múltiples
variantes. Y si es un movimiento rotatorio, son las de mariposa, de bola y sus
variantes. 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 y
diafragma, los neumáticos de pistón, los de motor eléctrico y los
electrohidráulicos o hidráulicos. Buscar tres ventajas y tres desventajas de
cada uno.
3. Buscar los conceptos de posicionadores o ubicadores de válvulas, cavitación
y vaporización (flashing).