Curso de válvulas de control

                                Indice

• Válvulas de Control                
• Parte Motriz u Operador
• Válvulas propiamente dichas-Cuerpo de Válvulas
• Cuerpo Tipo Globo
• Simple Asiento
• Guiado por Camisa
• Doble Asiento
• Dividido
• Angulo
• Válvula Mariposa
• Válvula Saunders
• Válvula de Tres Vías
• Materiales de Cuerpos
• Características de Válvulas de Control-Obturadores
• Características Inherentes
•         Características Efectivas

VALVULAS DE CONTROL

Definimos como válvula de control a un mecanismo capaz de controlar el paso de un fluido, restringiendo o dejando pasar solamente la cantidad requerida(por un proceso) de fluido gaseoso o líquido.

En la práctica tal elemento no es independiente, sino que forma parte de un sistema y en tal sentido podemos decir que una válvula es el elemento de control final, es decir el que directamente introduce cambios en la variable controlada.

Una simple canilla es una válvula de control; claro que no forma parte de un sistema de control, sino que es una válvula de control manual, Si nos parece en este caso que la cantidad de agua que sale es superior a la que necesitamos, simplemente controlamos el caudal dándole vuelta el volante en el sentido apropiado.

Si en lugar de ser uno de nuestros sentidos el que estime el caudal de agua, es un aparato que traduzca el caudal en movimientos mecánicos adecuados para abrir o cerrar la canilla, tendremos una válvula de control automática. En este caso, el sistema de control queda definido por tres partes principales:

El controlador, que traduce las modificaciones de la variable en una señal adecuada (neumática por ejemplo) que actúa sobre b).

Parte motriz (recibe una señal y la transforma en movimiento).

La válvula propiamente dicha, que adopta posiciones de acuerdo con el movimiento que le transmite la parte motriz.

Las partes b) y c) configuran una válvula de control.

La parte motriz y la válvula propiamente dicha están unidas por medio de un vástago, el cual siempre lleva un índice (o disco), que en una escala graduada nos indica la posición interna del obturador de la válvula. Este detalle es necesario para efectuar ajustes en la carrera de la válvula respecto a las señales que recibe.

Existen válvulas automáticas de control que no requieren controlador, sino que la parte motriz es directamente accionada por la misma variable, o sea son auto-operadas.

Nuestro propósito es estudiar las partes b) y c) del sistema de control, con particular énfasis en las características de la válvula propiamente dicha, dado que los fundamentos de los controladores corresponden a la teoría del control de procesos.

PARTE MOTRIZ U OPERADOR

Estudiaremos en primer término la parte motriz de una válvula, que llamaremos indistintamente operador.

Los operadores se clasifican según el medio que se utilice para su accionamiento, pudiendo ser: neumáticos, hidráulicos, eléctricos, electrohidráulicos, mecánicos o electroneumáticos. Nos interesa particularmente el operador neumático.

Básicamente el operador neumático utiliza un diafragma flexible, el que recibiendo una presión la traduce en una fuerza. La figura 6.2. muestra la disposición constructiva. Pueden presentarse dos variantes, ya sea que con la mayor presión de aire la válvula se cierre o se abra (acción directa o inversa).

      FIG 1.1

El diafragma es usualmente de Neopreno u otra goma sintética, siendo en ese sentido reemplazada la goma.

Los limites de temperatura de utilización son aproximadamente:

                Neopreno:        -30 a 70ºC

                Goma      :        -40 a 70ºC

La razón por la que se emplean productos sintéticos en los diafragmas es que son resistentes a la acción de aceites e hidrocarburos, siendo además flexibles y duraderos.

A los efectos de calcular la fuerza que puede proporcionar el operador debido a la presión actuante sobre el diafragma, debemos conocer el área del mismo. Comprueba la experiencia que el área efectiva del diafragma no permanece constante, cuando varía la carrera del operador.

Algunos fabricantes publican un valor nominal del área del diafragma, que no coincide ni con el máximo ni con el mínimo posible.

En la figura 1.2. vemos una curva típica que nos da el área efectiva del diafragma según carrera de este.

FIG 1.2

[pic 2]

Puede adoptarse un criterio simplificativo y considerar como diámetro efectivo nominal del diafragma el valor medio aritmético entre el extremo libre de la placa del diafragma y la superficie interior de la caja. Como ejemplo tenemos el caso gráfico en la figura 1.3.

                                         FIG 1.3

En el ejemplo de la figura 1.4., si aplicamos una presión en la parte superior del diafragma de 1.p.s.i. tendríamos una fuerza actuante sobre el vástago de 100 libras en sentido descendente. Esta fuerza actuante sobre el vástago de que es producida en este tipo de operador por un resorte, según se ha visto en la figura 6.2. Debemos aclarar que la fuerza descendente producida por el diafragma se equilibra además con la fuerza ascendente opositora que se debe a la acción del fluido sobre el obturador de la válvula. Ver figura 1.5.

FIG 1.5

[pic 4]

Las presiones que dan el recorrido total del diafragma, son comúnmente 3 y 15 p.s.i. Es decir que la variación de 3 a 15 p.s.i. provoca la carrera total del diafragma.

Los resortes deben ser diseñados para dar uniformes recorridos con relación a cambios uniformes de presión en el diafragma. También deben dar suficiente carrera del vástago aún cuando se usa una válvula de acción inversa (que abra la mayor presión del diafragma) para asegurarnos en este caso que sin presión en el diafragma el resorte solo proporcione la fuerza para la válvula (el obturador) asiente perfectamente. Por otra parte, el resorte podría amortiguar ciertas pulsaciones de la variable controlada, por una cualidad inherente este tipo de elementos.

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