TIPOS DE VLVULAS DE CONTRL

220526 AREL AGUIRRE FIERRO

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE CHIHUAHUA FACULTAD DE CIENCAS QUMICAS INSTRUMENTACIN Y CONTRL ING.GILBERTO SNCHEZ SNCHEZ

2012

VLVULAS DE CONTRLEn la regulacin de los distintos procesos de una planta industrial tendrn un papel fundamental las vlvulas. Con ellas podremos controlar los caudales de las distintas corrientes implicadas en el proceso, adems de las condiciones internas de presin de depsitos y recipientes. Una vlvula consistir bsicamente en un cuerpo principal dentro del cual van alojados el obturador y los asientos, elementos que me definirn el paso de fluido permitido en cada momento. El obturador consiste en un mecanismo mvil que vara su posicin con respecto al asiento, siendo el caudal de paso directamente proporcional a la superficie libre existente entre el embolo y el asiento. Por su diseo deber acoplar perfectamente sobre el asiento para proporcionar un cierre hermtico cuando la vlvula est cerrada. El movimiento del obturador estar comandado por un vstago al que es solidario, siendo este el elemento donde fsicamente se acta para controlar la posicin del obturador. Su movimiento podr ser lineal o rotativo dependiendo del diseo de la vlvula. Cabe decir que el cuerpo de la vlvula debe estar realizado en un material resistente, capaz de resistir la presin mxima posible en la lnea a la vez que garantiza la hermeticidad del dispositivo. El cuerpo de la vlvula deber estar dotado de algn elemento, tal como bridas o rosca, para su conexin a la lnea. La conexin de la vlvula a la lnea depender de las caractersticas de estas ltimas. En conducciones de menos de dos pulgadas y en todas aquellas destinadas a transporte de sulfhdrico se optarn por el acople de las vlvulas mediante soldadura. En lneas mayores a dos pulgadas se recurre a la unin embridada. TIPOS DE VLVULAS De acuerdo con el diseo del cuerpo de la vlvula y el movimiento del obturador podremos clasificar los diferentes tipos de vlvulas. Una clasificacin quizs ms importante es aquella que caracteriza las vlvulas segn la funcin que van a desempear en el sistema. Segn la cual tendremos los siguientes tipos de vlvulas: Vlvulas de control de corrientes. Vlvulas de seguridad. Vlvulas de retencin.Vlvulas de regulacin

Esta clase de vlvulas se utilizar para realizar el control de caudal, presin, etc. de las distintas corrientes de proceso.

El mecanismo bsico de funcionamiento de estos elementos ser la regulacin del caudal de paso controlando la posicin relativa del obturador respecto al asiento. La forma y mecanismo mediante el cual se materializa el movimiento del obturador son los que nos definen los distintos tipos de vlvulas existentes.

Dentro de este grupo de vlvulas encontraremos diversos tipos dependiendo de su diseo constructivo. Las caractersticas de asiento, obturador y movimiento de este ltimo nos determinarn los posibles servicios a los que pueden ser dedicados cada tipo de vlvula. Una caracterstica muy importante de una vlvula de regulacin ser su accionamiento. Segn el accionamiento de la vlvula tenemos: Vlvulas manuales. Vlvulas automticas.Vlvulas manuales

Las vlvulas manuales exigen la accin directa del usuario sobre ellas para efectuar su regulacin. El obturador es movido por la misma fuerza ejercida por el operador, existiendo diversos mecanismos de transmisin de la fuerza como pueden ser reductores, trenes de engranajes, etc a travs de los cuales se transforma la accin

humana en una variacin de la posicin del obturador. Este tipo de vlvula exige la presencia fsica de un operador en el equipo para su regulacin. Debido que no es posible su accionamiento remoto estas vlvulas no admiten su uso como elementos finales de regulacin de un sistema de control de procesos. Las vlvulas de accionamiento manual se usarn en lneas donde no sea necesario una regulacin frecuente de la corriente para mantener y controlar el rgimen del proceso. Salvo excepciones, en una planta de proceso industrial las vlvulas manuales se utilizan nicamente como elementos de bloque de lneas, ya que las aplicaciones donde se requiere la modulacin de la corriente de paso se recurre a vlvulas automticas. Con el objeto de poder aislar lneas o zonas del circuito de una instalacin se instala una serie de vlvulas manuales que servirn para bloquear la lnea cuando ello sea necesario. Existen situaciones donde por razones de seguridad es necesario garantizar la circulacin o el bloqueo de una lnea, surgiendo as las vlvulas CSO y CSC. Estas se caracterizan por encontrarse selladas, imposibilitando as su manipulacin incontrolada. Cuando sea necesario bloquear o abrir la lnea, segn los casos, se tendr que romper el precinto de la vlvula y tras su manipulacin se deber de nuevo precintar y sellar. Vlvulas CSO (Car Seal Open). Este tipo de vlvula se instala en lneas donde se debe asegurar que la vlvula se encuentre abierta permitiendo el paso libre de corriente por lalnea. Vlvulas CSC (Car Seal Close). Estas vlvulas se usan en conducciones donde se requiere que la lnea este cerrada y un cambio de posicin de la vlvula implicara una situacin de riesgo.

Vlvulas automticas

Este tipo vlvulas presentan la caracterstica de accionamiento asistido, siendo desplazado el obturador neumticamente o con la ayuda de un servomotor. El tipo ms extendido es el de accionamiento neumtico, recurriendo al uso de servomotores en aplicaciones donde es necesario aplicar grandes esfuerzos, tal y como puede suceder en oleoductos. Su funcionamiento est basado en el principio de equilibrio de fuerzas. La presin de la seal neumtica, que llega hasta la vlvula, aplicada sobre el diafragma est en oposicin a la fuerza del resorte de retraccin que podemos ver en la figura. La fuerza ejercida por el resorte vara linealmente en funcin de la compresin que haya experimentado desde su posicin de reposo; cuanto ms comprimamos el muelle mayor es la fuerza ejercida por este para recobrar su longitud original. De este modo si variamos la presin de la seal neumtica estaremos estableciendo un nuevo equilibrio dinmico, variando la longitud del muelle hasta el punto en que la fuerza del mismo se iguale a la producida en el diafragma por la seal neumtica. Esto se traducir en una variacin de la posicin del diafragma de la vlvula, movindose consecuentemente el obturador de la vlvula.

Segn el diseo de la vlvula tendremos vlvulas que ante un fallo en el suministro de aire comprimido pasarn a la posicin cerrada (fallo cierra), mientras que existen otras en la que ante esta situacin irn a posicin abierta (fallo abre). Esta caracterstica viene dada por la disposicin del resorte y la accin que ejecuta sobre el obturador, dependiendo si este es el encargado de abrir o cerrar la vlvula.

Existe otro tipo de vlvulas las cuales ante un fallo en la seal neumtica permanecen en la posicin en la que se encontraban antes de producirse la anomala. Esto lo consiguen mediante el empleo de compensadores de presin que evitan que la cabeza de la vlvula pierda la presin. La adopcin de un tipo u otro de vlvulas en nuestro sistema depender de las caractersticas del mismo y de la corrientes involucradas en l. Se deber adoptar una configuracin de vlvulas de forma que ante un fallo en la alimentacin de aire comprimido el sistema evolucione a condiciones de mnima presin y temperatura. Las vlvulas fallo abre vendr designadas por las letras FO, apareciendo pintadas de color verde en las lneas. Las vlvulas del tipo fallo cierra son las FC, y van pintadas de color amarillo. Por ltimo las vlvulas cuya posicin permanece constante ante un fallo de aire se denominan estacionarias y se designan por las letras FH(O), su color es el rojo. La eleccin del tipo de vlvula a utilizar en una aplicacin y dimensionamiento deber hacerse de acuerdo con las caractersticas de la lnea y la corriente a regular. El tipo de vlvula a utilizar depender de la caractersticas de la corriente de paso. As utilizaremos distinto tipo de obturadores para un gas que para un lquido viscoso como pudiera ser el Fuel Oil. De la naturaleza del lquido tambin depender el material constructivo del dispositivo, considerndose sobre todo el carcter corrosivo de la corriente

QUE ES LA CARACTERISTICA DE UNA VLVULA?

El coeficiente de una vlvula de control depende de la abertura o posicin, x, de la vlvula. Vara desde cero cuando la vlvula est cerrada a un valor mximo, Cv, max, cuando la vlvula est completamente abierta, es decir, cuando la fraccin que indica la posicin de la vlvula es uno. Esta variacin en el Cv es lo que le permite a la vlvula regular, continuamente, el flujo. La funcin matemtica que relaciona el coeficiente de la vlvula con la posicin de ella se conoce como la Curva caracterstica de la vlvula. Los fabricantes de vlvulas pueden darle la forma a la Curva caracterstica de una vlvula mediante el arreglo de la forma como cambia el rea del orificio de la vlvula con la posicin de la vlvula. Los tres tipos de vlvulas mas comnmente utilizadas son las denominadas de Abertura Rpida, Lineal e Igual Porcentaje

CLCULO DE CV Y Kv DE UNA VLVULA

Coeficiente de una Vlvula, Cv: Tamao de una Vlvula Para regular un flujo, la capacidad de una vlvula de control vara desde cero, cuando la abertura est cerrada, a un mximo cuando est completamente abierta, es decir, cuando la fraccin de abertura de la vlvula es uno o 100 %. La capacidad de flujo de una vlvula de control se determina por su Factor de Capacidad o Coeficiente de la Vlvula, Cv, que es una constante especfica deuna vlvula que depende de sus caractersticas, principalmente, tipo y tamao. Por definicin, el coeficiente de una vlvula es el flujo en U.S. galones por minuto (gpm) de agua que fluyen a travs de la vlvula con una cada de presin 269 de 1 psi. Por ejemplo, una vlvula con coeficiente de 30, permite el flujo de 30 gpm de agua con una cada de presin de 1 psi. Si se requiere para un servicio lquido, se debe conocer el flujo a travs de la vlvula, la cada de presin y la gravedad especfica del lquido. Si se requiere en el servicio para un fluido compresible se necesita, adems, la presin y la temperatura de entrada y el peso molecular del fluido. Con esta informacin, el ingeniero debe aplicar la frmula apropiada facilitada para el fabricante para calcular el coeficiente de la vlvula. Conocido el coeficiente de la vlvula, el ingeniero selecciona una vlvula que sea lo suficientemente grande para el

servicio, utilizando como fuente el catlogo de vlvulas de control del fabricante. Generalmente, el valor calculado del coeficiente de la vlvula se encuentra entre dos tamaos diferentes, en tal caso debe seleccionarse la ms grande.

Ganancia de una Vlvula de Control Es decir, que si la variable de entrada a la vlvula es la seal de salida del controlador en porcentaje de salida del controlador (% CO) y la variable de salida de la vlvula es el flujo de salida de ella, entonces la ganancia de la vlvula se define como

Utilizando la regla de derivacin en cadena, se puede mostrar a la ganancia de la vlvula como el producto de tres trminos que relacionan la dependencia de la 278 posicin de la vlvula con la salida del controlador, la dependencia del Cv con la posicin de la vlvula y la dependencia del flujo con el valor de Cv.

TIPOS DE ACTUADORES Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de lquidos, de energa elctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las vlvulas. Pueden ser hidrulicos, neumticos o elctricos. Los actuadores hidrulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidrulicos requieren demasiado equipo para suministro de energa, as como de mantenimiento peridico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumticos tambin son limitadas desde el punto de vista de precisin y mantenimiento. El trabajo realizado por un actuador neumtico puede ser lineal o rotativo. El movimiento lineal se obtiene por cilindros de mbolo (stos tambin proporcionan movimiento rotativo con variedad de ngulos por medio de actuadores del tipo pin-cremallera). Tambin encontramos actuadores neumticos de rotacin continua (motores neumticos), movimientos combinados e incluso alguna transformacin mecnica de movimiento que lo hace parecer de un tipo especial. Los actuadores elctricos tambin son muy utilizados en los aparatos mecatrnicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento

REFERENCIAS Blasco Alberto Javier. Vlvulas (Teoria) .Universidad de Zaragoza con colaboracin de Vlvulas Asociadas S.A. http://piping.unizar.es/ejemplo_valvulas.pdf MAVAINSA. Vlvulas. http://www.mavainsa.com/documentos/5_valvulas.pdf Valvulas de control. http://www.galeon.com/ingprocesos/CONTROL_SIMULACION/2VALV ULAS.pdf http://cursos.aiu.edu/Sistemas%20Hidraulicas%20y %20Neumaticos/PDF/Tema%204.pdf