Válvula de control automático

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  • 1. Vlvula de Control AutomticoUna vlvula es un aparato mecnico con el cual se puede iniciar, detener oregular la circulacin (paso) de lquidos o gases mediante una pieza movible queabre, cierra u obstruye en forma parcial uno o ms orificios o conductos.La vlvula es uno de los instrumentos de control ms esenciales en todaindustria, particularmente en la de petrleo y gas. Debido a su diseo ymateriales, las vlvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular,modular o aislar una enorme serie de lquidos y gases, desde los ms simpleshasta los ms corrosivos o txicos.Sus tamaos van desde una fraccin de pulgada hasta 30 ft (9 m) o ms dedimetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vaco hasta ms de20.000 lb/in (140 MPa) y temperaturas desde las criognicas 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 tambin significa lacantidad total de fluido que ha pasado por una seccin determinada de unconducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad defluido que circula por una seccin determinada del conducto en la unidad detiempo.La vlvula automtica de control generalmente constituye el ltimo elementoen un lazo de control instalado en la lnea de proceso y se comporta como unorificio cuya seccin (rea) de paso vara continuamente con la finalidad decontrolar un caudal en una forma determinada. De all que juega un papel muyimportante en el bucle de la regulacin. Realiza la funcin 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 vlvula de control tpica se componebsicamente del cuerpo y del actuador. Ver figura 1 (Partes de una vlvula decontrol neumtica).

2. El cuerpo de la vlvula contiene en su interior el obturador y los asientos y estprovisto de rosca o de bridas para conectar la vlvula a la tubera. El obturadores quien realiza la funcin de control de paso del fluido y puede actuar en ladireccin de su propio eje (movimiento lineal) o bien tener un movimientorotativo o rotatorio del vstago. Esta unido a un vstago que pasa a travs dela tapa del cuerpo y que es accionado por el servomotor. El actuadorresponde auna seal del controlador automtico y mueve el elemento de control. El 3. actuador es el amplificador de potencia entre el controlador y la circulacindel fluido.Hay dos tipos de actuadores neumticos bsicos; en uno se utiliza un resorte yun diafragma, y el otro es de pistn y cilindro. Hay otros tipos y variantes.Las funciones de los componentes internos de la vlvula incluyen: 1) produciruna restriccin 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 est cerrada por completo.Una restriccin variable se obtiene en dos formas generales, comparables conla clasificacin del cuerpo como de vstago de movimiento lineal o rotatorio. Enambos casos hay una relacin entre el movimiento y el flujo que se llamacaracterstica de flujo: es un trmino general y siempre debe designar ya seala caracterstica inherente del flujo o la del flujo con la vlvula instalada.La caracterstica inherente del flujo es la producida con una cada constantede presin en la vlvula. Las tres caractersticas de uso ms comn son: lineal,porcentaje igual y apertura rpida. Ver figura 2.La caracterstica de flujo con la vlvula instalada es la que hay cuando varia lacada de presin en la vlvula segn lo determinen el flujo y las condicionesrelativas del sistema.Para dimensionar vlvulas de control se utiliza el coeficiente de capacidad Cv,con l en funcin de una presin diferencial se obtendr el caudal requerido. Cv = Q / p. 4. Donde Q es el caudal del fluido (en galones por minuto), es la densidadrelativa del fluido respecto a la del agua y p es la presin diferencial (enpsi) en unidades anglosajonas. En el caso de utilizar unidades mtricasse cambia Cv por Kv y Q se mide en m3/h y p en bar. Y en el S.I. se cambiaCvporAv y Q se mide en m3/s y p en Pa.Investigar:1. Los tipos de vlvulas se clasifican de acuerdo al movimiento que realiza elvstago, si es lineal son las de globo (asiento sencillo, asiento doble, con cuerpodividido, de tres vas, cuerpo en ngulo), de diafragma en sus mltiplesvariantes. Y si es un movimiento rotatorio, son las de mariposa, de bola y susvariantes. De acuerdo a lo anterior buscar: aplicacin, ventajas y desventajas(por lo menos tres de cada una) de las cuatro tipos de vlvulas.2. Como se mencion existen cuatro tipos de actuadores, los de resorte ydiafragma, los neumticos de pistn, los de motor elctrico y loselectrohidrulicos o hidrulicos. Buscar tres ventajas y tres desventajas decada uno.3. Buscar los conceptos de posicionadores o ubicadores de vlvulas, cavitaciny vaporizacin (flashing).