1. Universidad de Oriente
Núcleo de Monagas
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Cursos Especiales de Grado
Instrumentación y Control Industrial
Válvulas
(Descripción de sus componentes)
Tutor de Seminario: Equipo CRM:
Edgar Goncalves Alejandro Elimar, C.I. 19.876.597
Parra Gabriel, C.I. 19.256.648
Maturín, Marzo 2014

2. INDICE
Contenido
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 3
Válvulas de control .................................................................................................. 4
El cuerpo.............................................................................................................. 4
Partes internas..................................................................................................... 5
Actuador o servomotor......................................................................................... 5
Tapa de la válvula................................................................................................ 6
Empaquetadura.................................................................................................... 6
Materiales ............................................................................................................ 7
Aplicaciones de la válvula de control....................................................................... 7
Tipos de acciones de las válvulas de control .......................................................... 8
DISCUSIÓN. ........................................................................................................... 9
CONCLUSIÓN ...................................................................................................... 11
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 12

3. INTRODUCCIÓN
En toda industria son llevados a cabo un continuo conjunto de procesos, estos
procesos involucran un gran número de variables las cuales necesitan ser
controladas, para realizar esta acción existen diversos números de elementos o
dispositivos de control como son los elementos primarios, los transmisores, los
controladores, los controladores y los elementos finales de control los cuales son
los encargados de monitorear y controlar estas variables. Los elementos finales de
control son dispositivos que modifican directamente el valor de la variable
manipulada.
Una válvula es un elemento final de control, la misma es usada para modificar el
flujo o fluido que pasa a través de ella, cuando se habla del flujo o fluido que pasa
a través de la válvula, se refiere a que este no necesariamente tiene por qué ser
liquido también se refiere a que puede ser gas, con las diferentes propiedades y
características que presentan estos dos elementos.
El objetivo de realizar este trabajo es el de exponer en forma resumida los
diferentes componentes que forman parte de cualquier válvula de control y el
cómo variando la posición de ciertos elementos dentro de ella puede cambiar por
completo la forma de trabajo de la válvula.

4. Válvulas de control
Las válvulas de control son las encargadas de regular el caudal del fluido de
control que modifica a su vez el valor de la variable medida y por lo tanto la
variable controlada, comportándose como un orificio de área continuamente
variable. En el control automático de los procesos industriales, la válvula de control
juega un papel muy importante en el bucle de regulación. Dentro del bucle de
control tiene tanta importancia como el elemento primario, el transmisor y
controlador.
Una válvula de control típica se compone básicamente del cuerpo y del
servomotor.
La válvula de control neumática consiste en un servomotor accionado por la señal
neumática de 3-15 psi (0,2-1Kg/cm2
). El servomotor está conectado directamente
a un vástago que posiciona el obturador con relación al asiento. La posición
relativa entre el obturador y el asiento permite pasar el fluido desde un caudal nulo
(o casi nulo) hasta el caudal máximo, y con un relación entre el caudal y la carrera
que viene dada por las curvas características de la válvula.
El cuerpo de la válvula de control contiene en su interior el obturador y los
asientos, y esta provista 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 proprio eje o bien tener un movimiento rotativo. Esta
unido a un vástago que pasa a través de la tapa del cuerpo y que es accionado
por el servomotor.
Figura 1. Componentes principales de una válvula
El cuerpo
Es el alojamiento de las partes internas de la válvula (Asiento-Obturador) que
están en contacto con el fluido, por lo tanto debe ser de material adecuado para
resistir altas temperaturas y presiones del fluido sin pérdidas, tener un tamaño
adecuado al caudal que se debe controlar y ser resistente a la erosión o corrosión
producidas por el fluido. Este conjunto (Asiente-Obturador) se conoce con el
nombre de trim de la válvula.

5. Partes internas (Obturador y Asiento)
Como partes internas se consideran generalmente las piezas metálicas internas
desmontables que están en contacto directo con el fluido. Estas piezas son el
vástago, la empaquetadura, los anillos guías del vástago, el obturador y el asiento.
Vástago: es el eje que transmite la fuerza del accionamiento al obturador para
que este último se posicione.
Anillos guías: son anillos que tienen la función de resistir a la deformación bajo
carga radial guiando al pistón y al vástago en el sistema.
Asiento: parte de la válvula donde se realiza el cierre por medio del contacto con
el obturador.
Para efectuar la selección del conjunto obturador-asiento se recomienda evaluar
los siguientes aspectos:
1. Materiales aptos y especiales para contrarrestar la corrosión, la erosión y el
desgaste producidos por el fluido.
2. Características del caudal en función de la carrera (características del caudal
inherente).
3. Tamaño normal o reducido que permite obtener varias capacidades de caudal
de la válvula con el mismo tamaño del cuerpo.
Actuador o servomotor
Conceptualmente, un actuador o servomotor es la parte de la válvula automática
que, respondiendo a la señal de control aplicada, ocasiona el movimiento que
repercute en la modificación del flujo de un fluido.
El servomotor neumático de resorte-membrana (el más utilizado en las válvulas
automáticas) está basado en el movimiento de una membrana que se deforma
bajo la acción de la señal de aire modulado procedente del controlador o
convertidor electro-neumático. La membrana empuja al vástago hacia abajo si se
trata de acción directa, o lo empuja hacia arriba si se trata de acción inversa. El
movimiento del vástago se contrarresta con la acción del resorte.
Puesto que el obturador se puede montar con el cierre hacia arriba o hacia abajo,
generalmente se suele utilizar el servomotor de acción directa porque es más
simple desde el punto de vista constructivo. Con la inversión del obturador, al
aumentar la presión se puede obtener el efecto “aire abre” o el “aire cierra”.

6. Figura 2. Servomotor
Muchos actuadores de válvulas presentan histéresis o banda muerta debido a la
fricción de la empaquetadura. Esto puede ocasionar inestabilidad.
Tapa de la válvula
La tapa de la válvula de control tiene por objeto unir el cuerpo de la válvula al
servomotor. Este vástago dispone generalmente de un índice que señala en una
escala la posición de apertura o de cierre de la válvula.
Para que el fluido no escape a través de la tapa es necesario disponer una caja de
empaquetadura entre la tapa y el vástago. La empaquetadura ideal debe ser
elástica, tener un bajo coeficiente de rozamiento, ser químicamente inerte y ser un
aislante eléctrico, con el fin de no formar un puente galvanizo con el vástago que
dé lugar a una corrosión de partes de la válvula. La empaquetadura que se utiliza
normalmente es de teflón cuya temperatura máxima de servicio es de 220º C. A
temperatura superiores o inferiores a este valor es necesario o bien emplear otro
material o bien alejar la empaquetadura del cuerpo de la válvula para que se
establezca así un gradiente de temperaturas entre el fluido y la estopa y esta
última pueda trabajar satisfactoriamente.
La empaquetadura normal no proporciona un sello perfecto para el fluido, esta
empaquetadura suele ser de aros de teflón que es auto lubricante y no necesita
engrase. Cuando el fluido y las condiciones de servicio no permiten el empleo
aislado de teflón se utiliza grafito en forma de filamento, laminado y cinta. En el
caso de fluidos corrosivos, tóxicos, radiactivos, o muy valiosos hay que asegurar
un cierre total en la estopada. La estanqueidad lograda es tan perfecta que las
posibles fugas sólo pueden detectarse con un espectrómetro de masas.
Empaquetadura
Un factor muy importante, desde el punto de vista de control, es el
comportamiento del conjunto de empaquetadura. Existen diversos materiales para
efectuar el cierre entre el cuerpo de la válvula y el vástago que está unido al
obturador. Estos materiales se conocen con el nombre de empaquetaduras, y

7. suelen ser de teflón, asbesto, grafito formando anillos alrededor del vástago. Estos
anillos se comprimen por medio de un sistema que puede ser una tuerca o bien un
conjunto de brida con los espárragos y tornillos correspondientes.
Debido al permanente movimiento longitudinal del vástago, la empaquetadura
sufre un desgaste que puede llevar a que la válvula tenga fugas de producto por la
zona del vástago. Por tanto, el conjunto debe tener la particularidad de impedir
fugas de producto al exterior sin que la fricción sea tan alta que impida el correcto
deslizamiento del vástago. Algunos fabricantes recomiendan que la tuerca o brida
de aprieto tenga el par de torsión necesario para cada uso en concreto. Si se
sobrepasa el par de torsión recomendado se obtiene como resultado una fricción
excesiva que puede llegar incluso a bloquear totalmente el movimiento de la
válvula.
Materiales
El obturador y los asientos se fabrican normalmente en acero inoxidable porque
este material es muy resistente a la corrosión y a la erosión del fluido.
Cuando la velocidad del fluido es baja, pueden utilizarse PVC, fluorocarbonos y
otros materiales blandos, solos o reforzados con fibras de vidrio o grafito.
El obturador determina la característica de caudal de la válvula; es decir, la
relación que existe entre la posición del obturador y el caudal de paso del fluido
Aplicaciones de la válvula de control
Plantas de proceso
químico.
Proceso en plantas de
bebidas, cervecerías,
refrescos,
vitivinícolas, etc.
Líneas de conducción
de agua de riego,
potable y tratadas.
Estaciones de
bombeo, de riego,
potable y tratadas.
Plantas siderúrgicas,
mineras, sistemas aire
acondicionado.
Sistemas de vacío.
Plantas de proceso de
aguas industriales.
Plantas
generadoras de
energía eléctrica.
Plantas de proceso
petroquímico.
Proceso en plantas
alimenticias.
Tabla 1. Aplicaciones de la válvula de control

8. Tipos de acciones de las válvulas de control
Según su acción los cuerpos de las válvulas se dividen en válvulas de acción
directa, cuando el obturador tiene que bajar para cerrar, e inversa cuando tiene
que subir para cerrar. Esta misma división se aplica a los actuadores que son de
acción directa cuando aplicando aire, el vástago se mueve hacia abajo, e inversa
cuando al aplicar aire el vástago se mueve hacia arriba.
Al combinar estas acciones se considera siempre la posición de la válvula sin
aire sobre su diafragma, con el resorte manteniendo el diafragma y por tanto la
válvula en una de sus posiciones extremas.
Cuando la válvula se cierra al aplicar aire sobre el diafragma o se abre la acción
del resorte cuando se quita el aire, se dice que la válvula sin aire cierra, aire para
abrir, normalmente cerrada o de acción inversa.
La figura muestra dos válvulas, una de simple y otra de doble asiento. En la
primera de ellas el fluido tiene a abrir, mientras que en la segunda es auto
equilibrada. Las válvulas auto equilibradas mejoran la estabilidad
Figura 3. Acciones de la válvula

9. DISCUSIÓN.
Como explicamos anteriormente las válvulas son elementos finales de control los
cuales son capaces de controlar el valor de la variable manipulada la cual en
varios procesos es el fluido, este fluido presenta propiedades y características y
ser de tipo corrosivo o toxico los cuales podrían afectar el funcionamiento de la
válvula, es por esto que en un proceso industrial se debería de escogerse el tipo
de válvula correspondiente al tipo de fluido que pasará a través de ella.
En general una válvula en dentro de un proceso es capaz de impedir o permitir,
según sea el caso, la circulación de un fluido (sea este líquido o gas) por la tubería
a la cual está conectada, regular el caudal, permitir el pase del fluido a través de
ella únicamente cuando la diferencia de presión a un lado y a otro de la misma
sobre pasa un cierto valor el cual es previamente establecido. Las válvulas pueden
estar unidas a tuberías conectadas a ellas mediante rosca, soldaduras y otros
procedimientos.
El cuerpo de la válvula debe resistir la temperatura y la presión del fluido sin
perdidas, tener un tamaño adecuado para el caudal que debe controlar y ser
resistente a la erosión o a la corrosión producida por el fluido. El material del que
están hechas las válvulas es de acero ya que al igual que el cuerpo esta debe
resistir la erosión y corrosión producida por el fluido.
Con respecto a las funciones de las válvulas (acción directa inversa) se dice que
en general es mejor que el fluido tienda a abrir la válvula ya que la fuerza
necesaria para contrarrestar la acción del resorte más la del fluido es muy grande
para despegar el obturador, bajando bruscamente en el momento de abrir por
equilibrarse las presiones antes y después de conjunto obturador-asiente (trim).
Un punto a tratar de gran importancia de la válvula y del cual no nos referimos en
este trabajo por ser solo sobre la descripción de los componentes de ella es sobre
los tipos de válvula, el tipo de válvula está determinado según el diseño del cuerpo
y el movimiento del obturador, este obturador es el elemento que hace que la
sección de paso varíe, regulando el caudal y por tanto la pérdida de presión, de
acuerdo a esto las válvulas se clasifican en dos grandes grupos las de obturador
con movimiento lineal y las obturador con movimiento rotativo.
Las válvulas de control pueden tener incorporados ciertos tipos de accesorios para
realizar funciones adicionales de control. El posicionador es un accesorio para la
válvula cuyo objetivo es compensar las fuerzas de desequilibrio que actúan en la
válvula y que influyen en la posición del vástago de la válvula y hacen que el
control sea errático, entonces un posicionador de válvula es básicamente un
dispositivo que sensa tanto la señal de un instrumento (controlador) como la
posición del vástago de una válvula. Su función principal es la de asegurar que la
posición de este vastago corresponda a la señal de salida del controlador o
regulador.

10. El posicionador está acoplado mecánicamente al vástago a través de una leva, de
tal forma que el movimiento de este es realimentado en el posicionador y
comparado con la señal de entrada, utilizando normalmente el equilibrio de
fuerzas.
También es necesario en diversos casos contar con un volante de accionamiento
manual en los casos en que se exige máxima seguridad de funcionamiento de una
instalación y el proceso debe continuar trabajando independiente de las fallas que
se presentan en el bucle de control es necesario mantener un control de apertura
de la válvula, lo cual se realiza mediante el volante de accionamiento manual que
puede estar ubicado en la parte superior o lateralmente.

11. CONCLUSIÓN
Las válvulas son los elementos finales de control más utilizados en la industria,
ellos tienen las funciones de permitir o impedir la circulación de un fluido (líquido o
gas) por la tubería. Las válvulas son utilizadas en procesos industriales como en
procesos químicos, procesos de aguas industriales, en plantas siderúrgicas y
mineras, entre otros. Las válvulas están compuestas de un conjunto de elementos
que ayudan a su composición y desempeño en el trabajo que realiza, en donde
dependiendo del movimiento que realice su obturador esta se puede dividir en
diferentes tipos. Para escoger el trim de la válvula es necesario evaluar una serie
de componentes o elementos dentro de ella tales como las piezas internas
metálicas con las que están compuestas y el tipo de fluido que va a controlar.

12. BIBLIOGRAFÍA
Sánchez, José. 2013. INSTRUMENTACION Y CONTROL BASICO DE
PROCESOS. Consultado el 19 de Marzo de 2014. [Libro en línea]. Disponible en:
http://books.google.co.ve/books?id=eTbkjZzCe74C&pg=PA353&dq=valvulas+elem
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Disponible en: http://html.rincondelvago.com/elementos-finales-de-control-
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Figueroa, Arcenio. 2008. Tendencias tecnológicas en el control e instrumentación
de calderas. Consultado el 19 de Marzo de 2014. [En línea]. Disponible en:
http://es.scribd.com/doc/99110048/16/Tipos-de-acciones-de-las-valvulas-de-
control
Posicionadores de válvula. Consultado en 19 de Marzo de 2014. [En línea].
Disponible en: http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-
libres/instrumentacion/curso-completo-instrumentacion-industrial/item/224-los-
posicionadores-de-valvulas-conceptos-claros-y-definitivos.html