Principios básicos de las válvulas de control y actuadores

Principios básicos de las válvulas de control y actuadores

3.1 Objetivos

 Este capítulo sirve para revisar los tipos básicos y principio de funcionamiento de las válvulas de control de procesos y sus sistemas de actuadores y posicionadores asociados. Como resultado del estudio de este capítulo, el estudiante debe ser capaz de: • Listar de los tipos comunes de válvulas de control de procesos, y describir brevemente su diseño y construcción básica • Explicar el significado de las características de la válvula, rangeabilidad y dimensionamiento • Describir los tipos de actuadores se encuentran comúnmente en los sistemas de control de procesos, y la lista de sus aplicaciones.

3.2 Una visión general de ocho de los tipos más básicos de válvulas de control

 En la mayoría de sistemas de control de proceso, el elemento final de control, impulsado por la salida del controlador de proceso, es por lo general alguna forma de válvula. Este capítulo sirve para introducir al alumno en ocho de los tipos más comunes de las válvulas de control, flujo y dispositivos de limitación de la gama básica de actuadores utilizados para controlarlos. Secciones 3.2.1 a través de 3.2.8 describen los distintos tipos de válvulas en cuestión, a partir de una visión general y descripción general, los tipos y las variaciones dentro de sus rangos manufacturados, tamaños presiones de diseño y rangos de temperatura y su rango de medida. Cualquier atributos especiales o utiliza una válvula pueden tener también se describen. Sección 3.2.9 presenta al lector algunos de los tipos más inusuales de válvulas, su diseño y los usos.

3.2.1 Las válvulas de bola

 Descripción general

La válvula de bola giratoria, que solía ser considerado como un on-off válvula de cierre ahora se utiliza extensamente como un dispositivo de control de flujo. Algunas de las ventajas incluyen un menor costo y peso, alta capacidad de flujo, cierre hermético y diseños de fuego segura. La válvula de bolacontiene un tapón esférica que controla el flujo de fluido a través del cuerpo de la válvula. Las válvulas de bola y de la jaula son casi lineal en términos de porcentaje de flujo o CV a ciento de tallo o rotación de la bola. Los tres tipos básicos de la válvula de bola se enumeran a continuación.

  Tipos de válvulas de bola

 • Convencional: 1/4 de vuelta tipo bola perforada (Figura 3.1)

• Caracterizado: V y U muescas junto con un tipo de bola parabólica (Figura 3.2)

• Jaula: Colocación de una bola por medio de una jaula en relación con un anillo del asiento y el puerto de descarga se utiliza para el control.

[pic 1]

Tamaño y diseño de presión

 • 0,5-42 en (12,5 mm de 1,06 m) en la clase ANSI 150 a 12 en (300 mm) en ANSI clase 2500

 • bola segmentada -... 1-24 en (50 a 600 mm) en ANSI clase 150-16 in. (400 mm) en la clase ANSI 300

•Presión hasta 2500 psig (17 MPa).
  Temperatura de diseño

• Varía según el diseño y material, pero normalmente -160-310 ° C

 • Diseños especiales ampliar este rango de -180 a> 1000 ° C.
  Rangeabilidad general afirma que es aproximadamente 50: 1.

[pic 2]

3.2.2 Las válvulas de mariposa

 Descripción general

Este es uno de los más antiguos tipos de válvulas todavía en uso, que data de la década de 1920. Actúa como un amortiguador o como una válvula de mariposa en una tubería y consiste en un giro de disco en un eje diametral. Al igual que la bola de la válvula de accionamiento de su rotación totalmente cerrada a completamente abierta es de 90 °. Debido al hecho de que el disco puede actuar como un perfil aerodinámico en la corriente de flujo principal que está controlando, se debe tener cuidado para asegurar que cualquier aumento resultante en el par motor puede ser absorbida por el accionador de control que se utiliza (Figura 3.3).

[pic 3]

Tipos de válvulas de mariposa

 • uso general, eje alineado, donde la paleta, disco, rejilla o aleta se hace girar el eje al que se adjunta. • Válvula de mariposa de alto rendimiento (HPBV), compensado eje (excéntrica), Este diseño combina un cierre hermético, el par de funcionamiento reducida y buenas capacidades de regulación de las formas especiales de disco de oscilación transversal.

Tamaño y Presión de diseño

 • Para 48 in. (51 mm - 1,22 m) hijo típicos

 • Las unidades se han made Hasta 0,75 from 200 in. (19 mm - 5 m).
  Temperatura de diseño

 • Normalmente -260-540 ° C

• Diseños especiales la amplia  gama Hasta>1200°C.Rangeabilidad generales Afirma Que es aproximada  50: 1 (Figura 3.4). Consulte la Sección 3.3.4.

[pic 4]

3.2.3 válvulas Digital

 Descripción

digitales comprenden un grupo de elementos de válvula, o puertos, montado en un colector común (Figura 3.5). Cada elemento tiene una relación binaria con su vecino que significa que comenzando con el puerto más pequeño, el siguiente puerto es dos veces el tamaño de la anterior. Las principales ventajas de este tipo de válvula son su alta velocidad, alta precisión y rango de medida prácticamente ilimitado. Su mayor desventaja es su alto coste.

  Tamaño

3 / 4-10 pulg. (19-250 mm) en los dos patrones de líneas y ángulos.

  Diseño temperatura

 criogénica a 670

 ° C.
  Límites de presión

 de diseño de hasta 10 000 psi (690 bares).

[pic 5]

Figura 3.5

En una válvula digital, cada elemento de válvula es dos veces el tamaño de su vecino más pequeño

 Rangeabilidad.

No. de bits  '' 8 10 12 14 16

Resolución     255: 1 1023: 1 4095: 1 16, 383: 1 65, 535: 1

Aplicaciones

Dónde alta velocidad (25-100 ms), la precisión, gran rangeabilidad y cierre hermético es

Sea ​​necesario.

3.2.4 Las válvulas de globo

 Información General.

Hace veinte años más o menos que la mayoría de las válvulas de control de estrangulamiento eran del tipo globo,

Caracterizado por movimientos lineales de enchufe y accionado por los operadores de primavera / diafragma.

Las principales ventajas de la válvula de globo incluyen la simplicidad de la primavera / diafragma

Actuador, una amplia gama de características, bajo la cavitación y el ruido, una amplia gama de diseños

Para aplicaciones corrosivas, abrasivas, de alta temperatura y alta presión, una lineal

Relación entre la señal de control y movimientos de vástago de válvula y relativa pequeña

Cantidades de los valores de la banda y de histéresis muertas (Figura 3.6).

Tipos de válvulas de globo.

• Individual portado con enchufe caracterizado

• Individual portado, con jaula

• portado, cuerpo partido único

• Enchufe Doble portado, de arriba abajo o falda guiada

• Disco excéntrico, globo giratorio

• Ángulo

• tres vías o tipo Y.

[pic 6]

Figura 3.6

Corte transversal de una sola  válvula de  globo

Características de flujo

Estas características se determinan por el perfil de tapón de la válvula:

• Porcentaje de Igualdad

• Lineal

• Apertura rápida.

Tamaño y diseño de presión

• Por lo general 1 / 2-14 pulg. (20 mm -356 m)

• El tamaño máximo para el tipo C es 6 pulg. (152 mm)

• El tamaño máximo para el tipo E es de 12 pulg. (305 mm)

• El tamaño máximo para el tipo D es de 16 pulg. (406 mm )

• Tipo F (el tipo de ángulo) se ha hecho en tamaños de hasta 42 pulg. (1,05 m) .

Normalmente todos los rangos de presión están disponibles hasta ANSI clase 1500, con los tipos B y D

Disponible a través de ANSI clase 2500 y los tipos C y E se limitan a ANSI clase 600.

Temperatura de diseño

• Generalmente de - 200 a 540 ° C

• Tipo B se limita a una temperatura máxima de 400 ° C

• Tipo C puede operar hasta - 260 ° C.

Rangeabilidad.

Si se define como la región dentro de la cual la ganancia de la válvula se mantiene dentro de 25% del teórico, rara vez excede de 20: 1 (Figura 3.7).

Los fabricantes que utilizan otras definiciones afirman 35: 1. Consulte la Sección 3.3.3.

[pic 7]

Figura 3.7

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