VÁLVULAS DE CONTROL

VÁLVULAS DE CONTROL
ÍNDICE


¿Qué es una válvula de control?
Tipos de válvulas
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
Válvulas de corte de flujo
Válvulas de regulación
Válvulas de aplicación especial
Actuadores
Dispositivos de control
Tecnología de aplicación
Bibliografía
¿Qué es una válvula de control?
Dispositivo de control automático que sirven
para modificar el caudal del fluido al valor
que especifica el controlador.
Una válvula de control, consta de una válvula,
un actuador y posiblemente, uno o más
dispositivos de control de válvulas.
¿Qué es una válvula?
Es un accesorio que se utiliza para
regular y controlar el fluido de una
tubería. Este proceso puede ser desde
cero (válvula totalmente cerrada), hasta
de flujo (válvula totalmente abierta), y
pasa por todas las posiciones
intermedias, entre estos dos extremos.
PARTES INTERNAS DE UNA VÁLVULA
- Vástago
- Empaquetadura
- Collarín de lubricación
- Anillos de guía del vástago
- Obturador
- Asiento o asientos.
•El cuerpo de la válvula esta provisto de rosca o de bridas para
conectar la válvula a la tubería.
•El obturador y el asiento constituyen el “Corazón de la Válvula“ al
controlar el caudal gracias al orificio de paso variable que forman al
variar su posición relativa, y que además tienen la misión de cerrar el
paso del fluido.
•El obturador está unido a un vástago que pasa a través de la tapa del
cuerpo y puede ser accionado por un servomotor.
TIPOS DE VÁLVULAS



Válvulas de corte de flujo
 El órgano de cierre ocupa prácticamente toda la sección de
la conducción.
 Al estar completamente abiertas no se producen pérdidas
de presión ni aumento de velocidad.
Válvulas de regulación
 El órgano de cierre es de menor tamaño y actúa sobre una
sección reducida, inferior a la de la tubería.
 Provocan una pérdida de presión mayor, alcanzándose
velocidades también mayores.
 El fluido es obligado normalmente a cambiar de dirección,
debiendo recorrer un camino tortuoso, por lo que las
pérdidas de carga permanentes pueden ser considerables.
Válvulas de aplicaciones especiales
Válvulas de corte de flujo
VÁLVULA DE COMPUERTA
Esta válvula efectúa su cierre con un disco vertical
plano, o de forma especial, y que se mueve
verticalmente al flujo del fluido.
Por su disposición es
adecuada generalmente para
el control todo-nada, ya que
en posiciones intermedias
tiende a bloquearse
Válvulas de corte de flujo
VÁLVULA DE COMPUERTA
Tiene la ventaja de
presentar muy poca
resistencia al flujo del
fluido cuando esta en
posición de apertura
total.
Válvulas de corte de flujo
VÁLVULA EN MARIPOSA
•El cuerpo esta formado por un
anillo cilíndrico dentro del cual gira
transversalmente un disco circular.
•La válvula puede cerrar
herméticamente mediante un anillo
de goma empotrado en el cuerpo.
Válvulas de corte de flujo
VÁLVULA EN MARIPOSA
•Se necesita una gran
fuerza del actuador para
accionar la válvula en
caso de una caída de
presión elevada.
•Uso: control de grandes
caudales de fluidos a
baja presión.
Válvulas de corte de flujo
VÁLVULA EN BOLA y TRONCOCÓNICA
El cuerpo de la válvula tiene una
cavidad interna esférica que alberga
un obturador en forma esférica o
cónica. La válvula tiene un corte
adecuado que fija la curva
característica de la válvula, y gira
transversalmente.
•
El cierre hermético se logra mediante
un aro de “resina anti-adherente” ó
“fluoropolímero” incorporado al
cuerpo contra el cual asienta la bola
cuando la válvula esta cerrada.
•
Válvulas de corte de flujo
VÁLVULA EN BOLA y TRONCOCÓNICA
Aplicación:
principalmente en
control de caudal de
fluidos negros, o bien en
fluidos con gran
porcentaje de sólidos en
suspensión.
Válvulas de corte de flujo
VÁLVULA DE RETENCIÓN


Sólo permiten el paso de fluido en un solo sentido. Se
abren debido a la presión del fluido que circula en un
determinado sentido; cuando se detiene el flujo o tiende a
invertirse, la válvula cierra automáticamente por gravedad
o por medio de un resorte que presiona la pieza móvil.
Tipos: de bola, de elevación y de bisagra.
Válvulas de corte de flujo
VÁLVULA DE OBTURADOR EXCÉNTRICO ROTATIVO


Consiste en un obturador de
superficie esférica que tiene un
movimiento excéntrico rotativo y
que esta unido al eje de giro por uno
o dos brazos flexibles.
El eje de giro sale al exterior del
cuerpo y es accionado por un
vástago conectado a un servomotor.
El par de este es reducido gracias al
movimiento excéntrico de la cara
esférica del obturador.
Aplicaciones: gran capacidad de caudal, comparable a
las válvulas mariposa y de bola y por su elevada perdida de
carga admisible.

Válvulas de regulación
VÁLVULA DE ASIENTO (O DE GLOBO)
•
Asiento simple: precisan de un actuador de mayor tamaño.
•
•
Aplicación: cuando la presión del fluido es baja y se precisa que las fugas en
posición de cierre sean mínimas.
Doble asiento y obturador equilibrado: menor fuerza de desequilibrio
desarrollada por la presión diferencial a través del obturador
•
Aplicación: válvulas de gran tamaño o bien a alta presión diferencial. En
posición de cierre las fugas son mayores.
Válvulas de regulación
VÁLVULAS DE ASIENTO : Válvula en ángulo
 Permite tener un flujo de caudal
regular sin excesivas turbulencias y es
adecuada para disminuir la erosión
cuando ésta es considerable por las
características del fluido o bien por la
excesiva presión diferencial.
 Aplicaciones: control de fluidos que
vaporizan, para trabajar con grandes
presiones diferenciales y para los
fluidos que contienen sólidos en
suspensión.
Válvulas de regulación
VÁLVULAS SAUNDERS O DE DIAFRAGMA


Membrana accionada
exteriormente por por un eje
móvil, que la desplaza hasta
producir el cierre total al
entrar en contacto con un
saliente de la pared interna de
la tubería.
Desventajas: duración
limitada, no resiste presiones
muy grandes. El servomotor
de accionamiento debe ser
muy potente.
Válvulas de regulación
VÁLVULAS SAUNDERS O DE DIAFRAGMA

Aplicaciones: principalmente
en procesos químicos difíciles
(el cuerpo puede revestirse
fácilmente de goma o plástico
para trabajar con fluidos
agresivos), en particular en el
manejo de fluidos negros o
agresivos o bien en el control
de fluidos conteniendo sólidos
en suspensión.
Válvulas de aplicaciones especiales
VÁLVULAS DIGITALES
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
Constan de pasos de caudal operados por
solenoides discretos.
Su importancia radica en la precisión del orificio
de control o estrechamiento.
Son complejas mecánicamente, caras y con
capacidades de caudal máximo bajos.
Válvulas de aplicaciones especiales
VÁLVULAS DE ALTA PRESIÓN
•
•
•
Se diseñan bajo pedido.
Normalmente son del tipo
tapón y utilizan tapones y
juntas de asiento endurecido
especialmente.
Superficie interna pulida y
esquinas internas suavizadas
para reducir tensiones locales
altas.
Válvulas de aplicaciones especiales
VÁLVULAS ANTIINCENDIO
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
Las válvula que manejan fluidos inflamables deben
tener requerimientos adicionales en relación con la
seguridad (mínimas fugas externas e internas y ser
operables durante y después de un fuego).
Estas válvulas no son totalmente inertes al fuego,
pero deben conseguir unas especificaciones
particulares en un test de incendio simulado.
A causa de las elevadas temperaturas de la llama, es
obligatorio un asiento metálico.
Válvulas de aplicaciones especiales
VÁLVULAS PARA PROCESOS DE ALTA VISCOSIDAD
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

Con acabado suave para prevenir el agarrotamiento
y la degradación del polímero.
Industria de polímeros.
Poseen pasos de cuerpo interno a través de los
cuales circula un fluido calefactor que mantiene la
válvula y el fluido del proceso caliente.
ACTUADORES

Dispositivo que aplica la fuerza necesaria para lograr
que el miembro del cierre de la válvula se mueva.

Los actuadores deben vencer fuerzas de presión de,
los caudales del proceso, fricción de empaquetadura y
cierre. Por lo que la fricción máxima se alcanza en la
posición cerrada de la válvula.

Los actuadores proporcionan función de seguridad a
fallo: en el caso de interrupción en el suministro
energético el actuador colocará la válvula en posición
segura predeterminada.
ACTUADORES
CLASIFICACIÓN
Según su fuente de energía

Neumática.
Movida por presión de aire. (diafragma y muelle, y de pistón)

Conversión del movimiento.
Consiste en una palanca conectada a un eje rotativo,
disposición similar a los pistones de un motor de combustión
interna.
ACTUADORES
CLASIFICACIÓN
Según su fuente de energía

Hidráulico.
Tipo de pistón neumático de doble acción, ventajoso frente a la alta
presión (35-70 bar). Presenta una acción rápida y buena respuesta a la
frecuencia. Como desventaja su elevado coste.

Eléctrico.
Utiliza un motor de inducción eléctrica o corriente eléctrica.
Proporcionan gran empuje y son autoblocantes (no se pueden mover si el
motor no esta activo).Se puede utilizar un solenoide electromagnético
para actuar sobre el obturador o el vástago de la válvula. Son utilizados
sobre el control de válvulas on/off.
¿Qué es un dispositivo de control?
Sirven de interfase a varias formas de señales de entrada,
realizan el seguimiento y transmiten la posición de la
válvula o modifican la respuesta de la misma.
En algunas aplicaciones se utilizan varios dispositivos
auxiliares:
1.
Transductor de corriente a presión.
2.
Posicionador de válvula.
3.
Relés repetidores.
4.
Válvula de solenoide.
5.
Válvula de disparo.
6.
Interruptor de límite.
Estos dispositivos operan con actuadores neumáticos.
1. Transductores
Es una interfase de conversión que acepta una entrada
de corriente estándar de 4-20 mA, desde el
controlador del proceso, y la convierte en una
salida neumática en un rango de presión neumática
estándar (normalmente entre 0,2-1,0 bar).
La presión de salida generada por el transductor se
conecta directamente a la conexión de presión de
un actuador de diafragma.
2. Posicionadores de válvulas
Se combinan con los actuadores apropiados
para conformar un sistema de control de
posición de la válvula en lazo completo. Este
sistema hace que el vástago de la válvula
conforme con la señal de entrada que proviene
del controlador del proceso, a pesar de las
fuerzas de carga que el actuador puede
encontrar cuando mueve la válvula de control.
3. Relés repetidores.
El relé repetidor es un amplificador de
potencia de una sola etapa que actúa
como interfase con el controlador. En
desuso por los transductores y los
posicionadores.
4. Válvula de solenoide.
Cuando se suministra corriente eléctrica
una armadura interna se mueve contra un
muelle hasta una posición extrema,
provocando que opere una válvula
hidráulica o neumática conectada al
dispositivo.
5. Válvula de disparo.
Forman parte de un sistema que se utiliza
cuando se requiere una acción de válvula
específica. Válvula de acción de fallo
cuando la presión neumática cae por
debajo de un determinado nivel
preestablecido.
6. Interruptor de límite.
Se utilizan para operar alarmas, luces de
señal, relés, válvulas de solenoide o
entradas discretas del sistema de
control. El transmisor de posición de la
válvula genera una señal de 4-20 mA
que es proporcional a la posición de la
válvula.
Tecnología de aplicación de válvulas

Los requisitos funcionales y las propiedades
del fluido que se desea controlar determinan
que tipo de válvulas y actuador son los mejores
para una aplicación determinada. Si no se
requiere de una características de válvulas
especiales la selección de diseño de válvulas se
podría determinar únicamente por el coste.
Tecnología de aplicación de válvulas

1.
2.
ESPECIFICACIONES DE VALVULAS
QUE DEBEN DETERMINARSE CON EL
FIN DE MEJORAR AL MÁXIMO EL
CONTROL DEL PROCESO.
Materiales. Inmunes a la corrosión y la
erosión (acero, fe fundido, bronce)
Rangos de presión: Se diseñan con un
sistema normalizado de resistencia a la
presión (din 2401)
Tecnología de aplicación de válvulas
3. Dimensionamiento: Las válvulas de control por
restricción deben seleccionarse para que pasen la
cantidad de caudal requerido para unas condiciones
de presión determinadas. Los métodos de
dimensionamiento varían desde modelos muy
simples basados en mecánica de fluido elemental a
modelos muy complejos donde se tratan
comportamientos no ideales o termodinámicas no
habituales.
w  27 ´3 Cv  ( p 1  p 2 )
Tecnología de aplicación de válvulas
4.
Control del ruido: la turbulencia generada por una
válvula de restricción crea ruido que puede tener un
impacto negativo sobre el operario y equipos.
Soluciones :


5.
Tratamiento de las fuentes.
Tratamiento de camino.
Cavitación: tiene efectos colaterales negativos en
las válvulas; ruido y vibración, erosión del material,
caudal reducido.
Soluciones para evitar daños:


Materiales duros.
Dirigir las corrientes bifásicas lejos de las superficies sólidas.
Tecnología de aplicación de válvulas
6.
7.
Sistemas de sellado, soporte y empaquetamiento:
además de sus funciones de control las válvulas
necesitan muchas veces proporcionar cierre.
Característica de caudal: relación entre el caudal de
válvula y la apertura de la válvula.
Bibliografía
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
Manual del ingeniero mecánico / Marks. 3ª ed. en
español, Mexico [etc.] : McGraw-Hill, 1995.
Asignatura de Operaciones Básicas de flujo de fluidos.
Manual del Ingeniero. Perry y Chilton. Mc Graw Hill.
Instrumentación industrial / Antonio Creus Solé. 5ª
ed., Barcelona : Marcombo, 1993.
www.monografías.com
www.fisicanet.com.ar
www.svce.ac.in
www.fluidocontrol.es