Curso Válvulas de Control AADECA 2005 Ing. Eduardo Néstor Álvarez
INTRODUCCION VISIÓN GENERAL
INTRODUCCION VISIÓN GENERAL
D E FINICIÓ N
L A V Á L V U L A, Q U E ES ?
“ Es un elemento final de controlque im pl ple em enta la estrateg egia de con ontrol”
•
C O M O LA IM P L E M E NTA?
“Manip ipu ula una va variable influyente en la planta y m od ula lan ndo el pa paso so de un fluid ido o por m edio de de un obturador, disco o esfera ”
•
COMPENSA
“ Com p ensa las variacion one es de carg rga a que afecta tan n la ganancia del proce ces so para m antener la gan gana ancia del lazo zo cte.
La Válvula en un Lazo Realimentado de Control Diagrama de bloques simplificado del lazo
La Válvula en un Lazo Realimentado de Control Diagrama P&I (Velocidad de Respuesta)
TIPO S DE VARIA B LES EN EL LAZO • Variable controlada: es la que se quiere m a ntener en un valor deseado e indica la calidad del producto o condiciones del proceso ( p, T, Q, ph , Nivel, etc.) •
Variable manipulada:
sobre la que actúa el FCS: posición de la válvula, velocidad de motor o paso de alabe
• Variables de carga: toda otra que afectala variable controlada y no es m a nipulada
TIPO S DE VARIA B LES EN EL LAZO •
Variable de Control:es la que
•
Error: Es
•
Medición: en todo sistema realimentado es necesario
produce el controlador a partir del valor del error m ediante un algoritmo que elingeniero de control ha definido, con las necesarias transform aciones físicas governará en autom ático la variable m anipulada diferencia entrelo que quiero tener ylo que obtengo en mi variable controlada, en mi sistem a realim entado considero su valor para efectuar el control. conocer el valor de la variable controlada , es por ello laimportancia de lainstrum entación del proceso.
Sistema de Control •
Cargas no ctes
•
Siste ma de control:determina y actualiza
, Pertubaciones ,variaciones ella calidad de la m ateria prima hacen necesario Control de procesos.
continuam ente la posición de la válvula a medida que cambian las condiciones de carga.
• Realimentación Negativa: La realimentación negativa puede brindar lazos estables dentro de ganancias limitadas y cuando el retardo en obtener la medición no es demasisado grande, no consideramos realimentacion positiva.
Sistema de Contro lazo abierto o cerrado LAZO CE R R A D O • Controlador en AUT O La m edición se co mpara con el Set Point o Valor deseado y en función del error aplicando el algoritm o de control (por ej PID) se elaboraa la señalde control.
LAZO A BIERTO • Controlador en M A N U A L La señalde control no depende de la medición pues esta no se realimenta El lazo puede abrirse en forma real o aparente por fallas: sensor,transmisor, saturación del controlador
Control de Caudal Control de Caudal de fluído Por medio de la velocidad de la bomba Por medio de bomba de caudal variable Por estrangulamiento con bomba de accionamiento positivo Por estrangulamiento con bomba centrifuga o cualquier impusor que no sea de accionamiento positivo.
Control por Estrangulación y Alivio
La Pérdida de Presión es Clave para Controlar el Flujo. La Pérdida de Presión en la Válvula como en cualquier accesorio Depende de: Rozamiento del fluído contra las paredes Cambios de Dirección Cambios de Sección más o menos Bruscos Obstrucciones (Variable en nuestras Válvulas) En la Válvula dado que el recorrido es corto el rozamiento en cuanto a longitud de tubo tiene menos peso en esta Caida de Presión
La Pérdida de Presión se calcula Como lo indican los fabricantes de Válvulas o mediante el coeficiente K. Ver bibliografía.
DARCY
∆ P = ρ*f * (L/D)*(
V2/2g)
Pérdida en accesorio ∆ P = ρ* K *(
V2/2g)
Por ende K = f * (L/D) También (K/ f )= (L/D) Coeficiente K de perdida de Carga Tablas (L/D) = Longitud equivalente en Diámetros de cañería
Clasificación •Vástago deslizante o Globo •Válvulas de eje rotatorio. Las Válvulas Globo son Guiados por bujes superior y superior e inferior con macho torneado o con Guiado por Jaula. Se las encuentra también con cuerpo dividido y sin bridas, en línea o en Angulo. Las de Eje rotatorio son las Mariposa, Disco excéntrico , Bola configurada (Pulpa) muy buena Rangeability. Bola de paso total o flotante (Completa)
RANGEABILITY & RESOLUCIÓN RANGEABILITY El cociente entre los caudales máximo y mínimo que deja pasar una válvula cumpliendo con su curva característica RESOLUCIÓN: La menor variación de la posición del vástago y por ende de caudal en respuesta a una acción de control. El recorrido de una vávlula globo se podrá dividir en 60 si la válvula funciona sin posicionador .
Aplicaciones por Tipo
Tendencia de uso
Valvulas Globo algunos tipos
Guía de Jaula
Normal
Cuerpo Dividido
Menor
Sin Brida
Menor
Guía Superior e Inferior Mucho Menor
Valvulas Globo Guía de Jaula. Las Valvulas Guia de Jaula son la Tendencia Actual. Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 125 a 2500. Gama usual de tamaños entre 0,5 y 16”. Se las puede encontrar Criogénicas hasta –500 F Caidas de presión de 4000 PSI. La tomamos como referencia para las capacidades de flujo dentro de un tamaño de 3”, parámetro en la que solo es superada por la de doble guía. Su costo de mantenimiento es bajo. La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1). Aplicaciones control de caudal con alta caída de presiones. Tomamos su precio como referencia.
Valvulas Globo Cuerpo Dividido Las Valvulas Globo de Cuerpo dividido tienden a se usadas en menor proporción . Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 800. Gama usual de tamaños entre 0,5 y 8”. Se las puede encontrar para temperaturas entre –100 F y 450F Caidas de presión de 300 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir que estamos en 0.70 de las mismas. Su costo de mantenimiento es moderado. La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1). Aplicaciones para servicio corrosivo por la facilidad de cambio de sus internos. Precio a un 0.7 de la referencia
Valvulas Globo Sin Brida Las Valvulas Globo sin Brida tienden a se usadas en menor proporción . Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 300. Gama usual de tamaños entre 0,5 y 4” es decir los menores Se las puede encontrar para temperaturas entre –100 F y 450F Caidas de presión de 740 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir que estamos en 0.50 de las mismas. Su costo de mantenimiento es moderado. La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1). Aplicaciones para servicio corrosivo. Precio a un 0.70 de la referencia.
Valvula Globo Simple Port
Simple asiento, macho torneado guiado superior. (1”/10”) CHEAP EASY TO REAPAIR
Simple asiento cuerpo dividido macho torneado
Simple asiento y simple guia pollera reversible Armada para actuación directa, empujando hacia abajo cierra. Si se monta el cuello o bonnet donde esta el cerramiento inferior puede armarse empujando hacia abajo (afuera el actuador) abre,
Valvulas Globo con Guía Superior e Inferior Las Valvulas Globo con Guía Superior e Inferior tienden a se usadas en mucho menor proporción . Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 300. Gama usual de tamaños entre 0,5 y 24” . Se las puede encontrar para temperaturas entre 50 F y 800 F Caidas de presión de hasta 3000 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir que estamos en 0.90 de las mismas. Su costo de mantenimiento es mas elevado que en las otras. La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1). Aplicaciones para servicio general, son las de mayor precio
Valvulas Globo con Guía Superior e Inferior este diseño es naturalmente balanceado. Buen comportamiento frente a las vibraciones. Capacidades grandes. Las válvulas de doble asiento normalmente se tienden a aplicar a fluidos viscosos o jaleas.
Características de las Válvulas Las características tipicas son apertura rápida, lineal y porcentaje igual. Apertura Rápida: esta característica se distingue por una alta ganancia al comienzo del recorrido, y el caudal alcanza el máximo con un mínimo recorrido
Características de las Válvulas Lineal – En esta característica se produce un aumento del caudal proporcional al recorrido del macho. La ganancia es Constante. Como hablamos de característica inherente esto es con caida de presión constante. Porcentaje Igual- En esta característica las variaciones porcentuales de caudal relacionadas a las variaciones porcentuales del recorrido del macho son una constante.
Guiado superior por jaula macho torneado
Guía de Seleccion de Válvulas Globo Válvulas globo Son durables versátiles y fácies de mantener La aplicación dependera de las condiciones de servicio. 1. Fluídos Limpios – Guiada con Jaula 2. Fluídos Viscosos o Pegajosos – Doble asiento 3. Alta Caída de Presión – Guiada con Jaula y Balanceada. 4. Cierre Estricto – Desbalanceadas con Elastómero en asiento.
Guía de Selección de Válvulas Globo
VALVULAS GLOBO CON GUIA DE JAULA La Tendencia Actual en Vástago Deslizante.
Globo Guiadas por Jaula Las válvulas globo guiadas por la jaula son la tendencia moderna para este tipo. La jaula sujeta al asiento, y al reten de anillo de asiento, así como a los adaptadores. La Jaula a través de la forma de sus ventanas determina la característica inherente. Con un adecuado diseño del cuerpo , es fácil el cambio de todos los internos en este estilo de válvulas. También es posible reducir la capacidad de la válvula cambiando los internos , para hacerla funcionar adecuadamente. Las valvulas en angulo de un asiento se usan mucho en la alimentacion de agua para las calderas, así como en el drenado del calentador. Las Válvulas fabricadas a partir de barra se aplican en general para servicio corrosivo , sus materiales son a veces a pedido y es mucho mas barato partir de maciso que hacer los moldes.
Válvulas Globo con Guía de Jaula En este caso la forma de las ventanas de la jaula dan las características
Apertura Rápida
Lineal
Porcentaje igual
Válvulas con macho guiado por jaula balanceado Tienen todas las ventajas de las válvulas guiadas por jaula a mas de el balanceo del empuje mediante una inteconexion de la salida a la parte superior del macho. Agregan en general un segundo sello en la parte superior externa del macho para evitar que la presión del lado de alta ingrese a la parte superior del macho donde la presión es la del lado de salida. Hay interires específicos para la cavitación y el ruido. Hay válvulas con salida agrandada aguas debajo para bajar la velocidad de los gases ( casos donde se puede alcanzar la velocidad del sonido). La dirección del flujo en general es hacia arriba cuando la válvula no es balanceada y hacia abajo en válvulas balanceadas .
Válvulas usuales para aplicaciones especiales Válvula “Saunders” a Diafragma, muy buena aislación a las pérdidas externas, buen cierre final. Válvula a tubo de elastómero sintético colapsable. Válvula en ángulo con salida de venturi. Válvula en ángulo de tres vías, mezcladora Válvula en ángulo de tres vías divisora.
Válvula “Saunders” a Diafragma
Campo de aplicación
Válvula a tubo de elastómero
Válvula en ángulo con salida de venturi.
Válvula en ángulo de tres vías, mezcladora
Válvula en ángulo de tres vías divisora .
