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Unidad 6: Válvulas de control

Prof. Juan Pablo Requez (2009)

VÁLVULA DE CONTROLLas válvulas de control son las encargadas de regular el caudal

del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variablemedida y por lo tanto la variable controlada.

La válvula automática de control generalmente constituye elúltimo elemento en un lazo de control instalado en la línea deproceso.

se comporta como un orificio cuya sección de paso variacontinuamente con la finalidad de controlar un caudal en unaforma determinada.


PARTES DE LA VÁLVULA DE CONTROL


PARTES DE LA VÁLVULA DE CONTROL

EL CUERPO:Es el alojamiento de las partes internas de la válvula (Asiento‐Obturador) que están en contacto con el fluido, por lo tantodebe ser de material adecuado para resistir altas temperaturasy presiones del fluido sin pérdidas, tener un tamaño adecuadoal caudal que se debe controlar y ser resistente a la erosión ocorrosión producidas por el fluido.

TAPA DE LA VÁLVULA:Permite la unión del cuerpo con el actuador y a su través sedesliza al vástago del obturador. Este vástago, accionado por elmotor, dispone generalmente de un índice que señala laposición de apertura y cierre de la válvula.


PARTES DE LA VÁLVULA DE CONTROLActuador:

el actuador puede serneumático, eléctrico ohidráulico.Los actuadores neumáticosconstan básicamente de undiafragma, un vástago y unresorte.La constante del resorte debeser tal que, cuando sucede uncambio de presión de 12 PSI, seproduce un desplazamiento delvástago igual al 100% del totalde la carrera.


PARTES INTERNAS DE LA VÁLVULAOTRAS PARTES DE LAVÁLVULAVástagoLa empaquetaduraEl collarín de lubricaciónen la empaquetaduralos anillos de guía delvástagoEl obturador y el siento olos asientos.


Válvula de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra pormedio de un disco o tapón que cierra o corta el paso delfluido en un asiento que suele estar paralelo con lacirculación en la tuberíaRecomendada paraEstrangulación o regulación de circulación. Accionamientofrecuente. Corte positivo de gases o aire. Cuando esaceptable cierta resistencia a la circulación.AplicacionesServicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastassemilíquidas.VentajasEstrangulación eficiente con erosión mínima del disco oasiento. Carrera corta del disco y pocas vueltas paraaccionarlas. Control preciso de la circulación. Disponible conorificios múltiples.DesventajasGran caída de presión. Costo relativo elevado.

VÁLVULAS DE GLOBO


La válvula de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la circulación pormedio de un disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectoscon el sentido de la circulaciónRecomendada para•Servicio con apertura total o cierre total.•Servicio con estrangulación. Accionamiento frecuente.•Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.•Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.Para baja caída de presión a través de la válvula.AplicacionesServicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos consólidos en suspensión.VentajasLigera de peso, compacta, bajo costo. Requiere poco mantenimiento.Numero mínimo de piezas móviles. No tiene bolas o cavidades. Altacapacidad. Circulación en línea recta. Se limpia por si sola.Desventajas•Alta torsión (par) para accionarla.•Capacidad limitada para caída de presión.•Propensa a la cavitación.

VÁLVULA DE MARIPOSA


Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bolataladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite lacirculación directa en la posición abierta y corta el paso cuando segira la bola 90° y cierra el conductoRecomendada paraPara servicio de conducción y corte, sin estrangulación. Cuando serequiere apertura rápida. Temperaturas moderadas. Cuando senecesita resistencia mínima a la circulación.AplicacionesServicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.VentajasBajo costo. Alta capacidad. Circulación en línea recta. Pocas fugas.Poco mantenimiento. No requiere lubricación. Tamaño compacto.Cierre hermético con baja torsiónDesventajasCaracterísticas deficientes para estrangulación. Alta torsión paraaccionarla. Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.Propensa a la cavitación.

VÁLVULAS DE BOLA


Válvula de jaula.Consiste en un obturador cilíndrico que desliza en una jaulacon orificios adecuados a las características de caudaldeseadas en la válvula. Se caracterizan por el fácildesmontaje del obturador y porque este puede incorporarorificios que permiten eliminar prácticamente eldesequilibrio de fuerzas producido por la presión diferencialfavoreciendo la estabilidad y el funcionamiento.Recomendada para• Se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando debatrabajarse con una alta presión diferencial.• Como el obturador esta contenido dentro de la jaula, laválvula es muy resistente a las vibraciones o al desgaste.• Por otro lado, el obturador puede disponer de aros de"resina anti‐adherente" ó "fluoropolímero" que, con laválvula en posición cerrada, asientan contra la jaula ypermiten así un cierre hermético.

VÁLVULA DE JAULA


Esta válvula es una modificación de la válvulade globo de simple asiento teniendo el cuerpopartido en dos partes entre las cuales estapresionado el asiento.Esta disposición permite una fácil sustitucióndel asiento y facilita un flujo suave del fluidosin espacios muertos en el cuerpo.Recomendada para:Se emplea principalmente para fluidosviscosos y en la industria alimentaria.

VÁLVULA DE GLOBO DE CUERPO PARTIDO


Esta válvula permite tener un flujo decaudal regular si excesivas turbulencias yes adecuada para disminuir la erosióncuando esta es considerable por lascaracterísticas del fluido o bien por laexcesiva presión diferencialRecomendada para• El control de fluidos que vaporizan.• Para trabajar con grandes presionesdiferenciales y para los fluidos quecontienen sólidos en suspensión.

VÁLVULA EN ÁNGULO


Válvula de obturador excéntrico rotativo:Consiste en un obturador de superficieesférica que tiene un movimientorotativo excéntrico y que está unido aleje de giro por uno o dos brazosflexibles. El eje de giro sale al exteriordel cuerpo y es accionado por elvástago o servomotor.Recomendada para:Aplicaciones con gran capacidad deCaudalAplicaciones con gran pérdida depresión.


Una válvula de desahogo es de acción automática para tenerregulación automática de la presión. El uso principal de estaválvula es para servicio no comprimible y se abre conlentitud conforme aumenta la presión, para regularla.La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo yse abre con rapidez con un "salto" para descargar lapresión excesiva ocasionada por gases o líquidoscomprimibles.El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante yse determina mediante formulas especificas.Recomendada paraSistemas en donde se necesita una gama predeterminadade presiones.AplicacionesAgua caliente, vapor de agua, gases, vapores.VentajasBajo costo. No se requiere potencia auxiliar para laoperación.

VÁLVULA DE DESAHOGO


DIMENSIONAMIENTO DE VÁLVULAS (Cv y Kv)

El primer coeficiente de dimensionamiento que se utilizó fue el denominadoCv, empleado inicialmente en los Estados Unidos, se define como:

‐ Caudal de agua en galones USA por minuto que pasa a través de la válvula enposición completamente abierta y con una pérdida de carga de 1 psi.

Este coeficiente depende de las dimensiones internas y de la tersura de lasuperficies de la válvula.

En los países que emplean unidades métricas se suele utilizar adicionalmenteel coeficiente Kv el cual está definido del siguiente modo:

‐ Caudal de agua (de 5 a 40ºC) en m3/h que pasa a través de la válvula a unaapertura dada y con una pérdida de 1 bar.


Obtención de Cv y selección de válvulasPara Líquidos


Para Gases


Para Vapores


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