VÁLVULAS DE CONTROL – FUNCIONAMIENTO Y TIPOS
VÁLVULAS DE CONTROL – FUNCIONAMIENTO Y TIPOS
En el control automático de procesos industriales, la válvula de control es uno de los elementos de mayor importancia en el bucle de control. Ya que realiza la función de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable medida comportándose como un orificio de área continuamente variable. Dentro del bucle de control tiene mucha importancia como el elemento primario, el transmisor y el controlador.
En la primera figura podemos apreciar una típica válvula de control que lo compone básicamente dos elementos claves en su diseño que son: el cuerpo de la válvula y por supuesto el servomotor.
Internamente la válvula contiene un obturador y sus asientos además de tener rosca o de bridas para efectuar la conexión entre la válvula y la tubería.
El obturador es aquel que realiza la función de control de paso del fluido y puede actuar de varias formas: en dirección de su propio eje o puede tener un movimiento en forma rotativa.
Generalmente está unido a un vástago que pasa a través de la tapa del cuerpo y es accionado de forma automática por un servomotor.
TIPOS DE VÁLVULAS.
Pueden ser de varios tipos según sea el diseño del cuerpo y el movimiento por supuesto del obturador.
VÁLVULA DE GLOBO
En la figura 3 podemos apreciar como son las válvulas: simple asiento, doble asiento, y de obturador equilibrado respectivamente.
Las válvulas que son de simple asiento precisan de un elemento actuador de mayor tamaño para que el obturador cierre en contra de la presión diferencial del proceso.
Por ende se emplean cuando la presión del fluido es baja y se precisa que las fugas en posición de cierre sean mínimas.
El cierre estanco se logra con obturadores provistos de una arandela de teflón.
En las válvulas de doble asiento o de obturador equilibrado, la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presión diferencial a través del obturador es menor que en la válvula de simple asiento.
Por este motivo se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deja trabajarse con una alta presión diferencial.
En la posición de cierre de fugas son mayores que en una válvula de simple asiento.
Como dato importante podemos decir que según la norma ANSI B 16.104 -1976 las fugas que son admitidas deben ser equivalentes al 0.1% del caudal máximo en una válvula de simple asiento y del 0.5% en una válvula de doble asiento.
De igual forma las válvulas con obturador dotado de anillo de teflón para un cierre hermético admiten un caudal de fuga de 1 a 4º burbujas de aire por minuto.
VÁLVULA DE TRES VÍAS
Utilizada generalmente para mezclar fluidos y también son consideradas válvulas mezcladoras.
También sirve para derivar de un flujo de entrada dos salidas también se le conoce como válvulas diversoras dentro de las aplicaciones típicas tenemos su uso en controles de temperatura de intercambiadores de calor.
VÁLVULA DE JAULA
Esta válvula internamente posee un obturador en forma cilíndrica que desliza en una jaula que contiene varios orificios que se adecuan a las características de caudal deseadas en la válvula.
Su característica principal es la forma de su montaje/desmontaje ya que es muy fácil de efectuar para casos de mantenimiento e instalación.
Además de eso puede incorporar orificios que permiten eliminar el desequilibrio de fuerzas producido por la presión diferencial favoreciendo de esta forma la estabilidad del funcionamiento.
Por este motivo, este tipo de obturador equilibrado se utiliza e válvulas de gran tamaño o bien cuando deja de trabajarse con una alta presión diferencial.
Como el obturador está contenido dentro de la jaula, la válvula es muy resistente a las vibraciones y al desgaste.
Por otro lado el obturador puede disponer de aros de teflón que con la válvula en posición cerrada, asientan contra la jaula y permiten lograr así un cierre hermético.
Esta válvula efectúa su cierre con un disco en forma vertical plana o en forma especial y que se mueve de forma vertical al flujo de un fluido.
Por su disposición es adecuada generalmente para efectuar un control de todo o nada, ya que en posiciones intermedias esta válvula tiende a presentar bloqueos.
Tiene una ventaja muy particular y es la de presentar poca resistencia al flujo de fluido cuando está en la posición de total apertura.
VÁLVULA EN Y
Esta válvula es ideal como válvula de cierre y de control. Como válvula todo-nada, tiene una particularidad y es su baja pérdida de carga y como válvula de control presenta gran capacidad de caudal.
Posee una característica de auto-drenaje cuando está instalada inclinada con un cierto ligero ángulo. Se emplea en instalaciones criogénicas.
VÁLVULA DE CUERPO PARTIDO
Esta válvula es una modificación de la válvula de globo de simple asiento. Teniendo el cuerpo partido en dos partes en las cuales está presionado el asiento.
Esta disposición permite una fácil sustitución del asiento y facilita un flujo suave del fluido sin espacios muertos en el cuerpo.
Empleada para fluidos viscosos e industria alimentaria.
VÁLVULA SAUNDERS.
El obturador de esta válvula es una membrana flexible que a través de un vástago unido al servomotor, es forzada contra un resalte del cuerpo cerrando de esta manera el paso de un fluido.
La particularidad de esta válvula es que el cuerpo puede reverstirse fácilmente de goma o plástico para trabajar con fluidos agresivos.
La desventaja es acerca del servomotor de accionamiento este debe tener mucha potencia.
Se usa este tipo de válvulas en procesos químicos críticos, en particular en el manejo de fluidos negros, abrasivos y agresivos y en fluidos que contienen sólidos en suspensión.
VÁLVULAS DE COMPRESIÓN.
Esta válvula funciona mediante el pinzamiento de dos o más elementos flexibles como por ejemplo: un tubo de goma, igual que las válvulas de diafragma las cuales se caracterizan porque proporcionan un óptimo control en posición de un cierre parcial y se aplican fundamentalmente en el manejo de fluidos negros, bastante corrosivos, viscosos, conteniendo partículas sólidas en suspensión.
VALVULA DE OBTURADOR EXCENTRICO ROTATIVO.
Consiste en un obturador de superficie esférica que tiene movimientos en forma rotativa excéntrica, y que está unido al eje de giro por uno o dos brazos flexibles.
El eje de giro sale al exterior del cuerpo y es accionado por el vástago de un servomotor.
El par de este es reducido gracias al movimiento excéntrico de la cara esférica del obturador.
La válvula puede tener un cierre estanco mediante aros de teflón dispuestos en el asiento y esta válvula se caracteriza por su gran capacidad de caudal comparable a las válvulas de mariposa y a las de bola y por su elevada pérdida de carga admisible.
VÁLVULA DE OBTURADOR CILÍNDRICO EXCÉNTRICO.
Esta válvula tiene un obturador cilíndrico excéntrico el cual se asienta contra un cuerpo cilíndrico.
El cierre hermético se consigue con el revestimiento de goma o teflón en la cara del cuerpo donde asienta el obturador.
La válvula es de bajo costo y tiene capacidad relativamente alta.
Es adecuada para fluidos corrosivos y líquidos que son viscosos que contienen sólidos en suspensión.
VALVULA DE MARIPOSA.
El cuerpo está formado por un anillo cilíndrico dentro del cual gira en forma transversal un disco circular.
Esta válvula se puede cerrar de forma hermética mediante un anillo de goma encastrado en el cuerpo.
Un servomotor exterior acciona el eje de giro del disco y ejerce su par máximo cuando la válvula está totalmente abierta siempre que la presión diferencial permanezca constante.
En la selección de la válvula, es importante considerar las presiones diferenciales correspondientes a las posiciones de completa apertura y de cierre, además de ello se necesita tener una fuerza grande del actuador para accionar la válvula en caso de una elevada caída de presión.
Utilizada ampliamente para el control de grandes fluidos a grandes caudales pero a baja presión.
VALVULA DE BOLA.
El cuerpo de la válvula tiene una cavidad interna esférica que alberga un obturador en forma de esfera o de bola.
La bola tiene un corte adecuado que fija la curva característica de la válvula y gira transversalmente accionada por un servomotor exterior.
El cierre estanco se logra con un aro de teflón incorporado al cuerpo contra el cual asienta la bola cuando la válvula está cerrada.
En posición de apertura total la válvula equivale aproximadamente en tamaño a 75% del tamaño de la tubería.
La válvula de bola se emplea principalmente en el control del caudal de fluidos negros, o bien en fluidos con un gran porcentaje de sólidos en suspensión.
VÁLVULA DE ORIFICIO AJUSTABLE.
El obturador de esta válvula consiste en una camisa de forma cilíndrica que está perforada con dos orificios uno de entrada y otro de salida y que gira mediante una palanca exterior accionada manualmente por medio de un servomotor.
El giro del obturador tapa parcial o totalmente las entradas y salidas de la válvula controlando así el caudal.
La válvula incorpora además una tajadera en forma cilíndrica que puede deslizar dentro de la camisa gracias a un macho roscado de accionamiento exterior.
La tajadera puede así fijarse manualmente en una posición determinada para limitar el caudal máximo.
Ideal para casos en los que es necesario ajustar manualmente el caudal máximo del fluido cuando el caudal puede variar entre límites amplios de forma intermitente o continua y cuando no se requiere un cierre estanco.
Se utiliza para combustibles gaseosos o líquidos, vapor, aire comprimido y líquidos en general.
VALVULA DE FLUJO AXIAL.
Consiste en un diafragma accionado neumáticamente que mueve un pistón el cual a su vez comprime un flujo hidráulico, contra un obturador formado por un material elastómero.
De este modo el obturador se expansiona para cerrar el flujo anular del fluido.
Este tipo de válvulas se emplea para gases y es especialmente silencioso. Otra variedad de la válvula de flujo axial es la válvula de manguito que es accionada por compresión exterior del manguito a través de un fluido auxiliar a una presión superior a la del propio fluido.
Se utiliza también para gases
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