Ruido En Valvulas De Control

Ruido en las válvulas de control

En las industrias de proceso intervienen muchos factores que contribuyen al mantenimiento de altos niveles de ruido, entre los cuales, uno de los más importantes es el generado durante el funcionamiento de las válvulas de control instaladas en tuberías que transportan líquidos, gases y vapores. Las leyes y normas aparecidas en la industria sobre el nivel de ruido admisible han contribuido a desarrollar con ímpetu creciente el estudio de su reducción en las válvulas de control.

Como es natural, es básico analizar a fondo las causas del ruido en las válvulas para reducirlos a niveles aceptables. De este modo, es posible evitar problemas acústicos en el proyecto de nuevas instalaciones.

El cálculo del nivel de ruido de las válvulas de control es un problema que actualmente no puede resolverse en forma precisa debido al desconocimiento del valor de los distintos parámetros que intervienen. La predicción del nivel de ruido se hace empíricamente tomando como bases los múltiples datos tomados en el laboratorio.

Causas del ruido en las válvulas:

La alta velocidad de los fluidos en las tuberías es una causa importante del ruido en las válvulas. Sin embargo, no pueden darse reglas de velocidad por la gran cantidad de variables que influyen. Como guía pueden considerarse los siguientes valores:

Líquidos: 1,5-3 mis a 12-15 mis

Gases: 75-120 mis hasta 0,3 Mach

Vapor de agua o vapores: 20-30 mis (hasta 2 bar) 30-50 mis (saturado hasta 2 bar) 35-100 bar (vapor sobrecalentado hasta 15 bar 00,15 Mach).

Tres son las causas principales del ruido en las válvulas de control: vibración mecánica, ruido hidrodinámico y ruido aerodinámico.

La vibración mecánica es debida a las fluctuaciones de presión casuales que se producen dentro del cuerpo de la válvula y al choque del fluido contra las partes móviles de la misma.

Estos fenómenos dan lugar a la vibración del elemento correspondiente. La vibración mecánica que se presenta con más frecuencia en la válvula es el movimiento lateral del obturador con relación a las superficies de guía. El ruido de esta vibración se parece a un golpeteo metálico y su frecuencia es normalmente menor de 1500 Hz.

Otra causa es la entrada en resonancia de un componente de válvula vibrando a su frecuencia natural. El ruido se reconoce por su característica altura de tono de alta frecuencia comprendido normalmente entre 3000 y 7000, Hz. Se produce una alta fatiga mecánica del material que puede llegar a destruirlo.

La mejora gradual en la calidad de fabricación de las válvulas de control ha disminuido la importancia de la vibración mecánica frente a los fenómenos de cavitación y de turbulencia. Por otro lado puede eliminarse la vibración mecánica variando las condiciones del proceso o bien, si ello no es posible, cambiando la masa del obturador.

Reducción del ruido

La reducción del ruido en las válvulas de control se logra bien atacando la fuente de ruido, o bien atenuando la transmisión del sonido.

En el primer caso se suele utilizar una válvula de bola o rotativa con el obturador perforado o un obturador del tipo jaula (fig. 8.45), dotado de múltiples orificios de forma variada parecidos a panales de abeja. Con un cuerpo de tamaño adecuado y con este tipo de obturador es fácil disminuir el ruido en unos 20 dB en comparación con una válvula de globo convencional seleccionada teniendo en cuenta sólo su capacidad.

En otros tipos de válvulas (fig. 8.46) se emplean conductos laberínticos en las partes internas entre el obturador y los asientos para aumentar la resistencia hidráulica del fluido y limitar su velocidad reduciendo así el ruido.

Un conducto laberíntico complejo es el formado por un conjunto de discos con canales incorporados o cortados que forman pasos múltiples. De este modo se reduce la velocidad y se aumentan las pérdidas por transmisión al incrementar la frecuencia.

La reducción del ruido es del orden de los 30 dE. La atenuación de la transmisión del sonido se logra por disipación de la energía acústica mediante materiales absorbentes. El material absorbente se sitúa aguas abajo y lo más próximo posible de la válvula de control. En la figura 8.47 puede verse un silenciador típico en forma de placa de expansión que puede atenuar el ruido en unos 30 dB o más.

Si el tipo de válvula seleccionada o el silenciador o ambos no atenúan suficientemente, es necesario aislar el ruido del exterior. Para ello se disponen aislamientos sobre las fuentes en forma de manguitos, cajas aislantes o bien incluso cámaras y edificios especiales.

Errores de los instrumentos. Procedimiento general de calibración

Un instrumento representativo, se considera que está bien calibrado cuando en todos los puntos de su campo de medida, la diferencia entre el valor real de la variable y el valor indicado o registrado o transmitido, está comprendida entre los límites determinados por la precisión del instrumento.

En un instrumento ideal (sin error), la relación entre los valores reales de la variable comprendidos dentro del campo de medida, y los valores de lectura del aparato, es lineal. En la figura 10.2 puede verse esta relación.

En particular, si el instrumento es un transmisor neumático, cuando el Índice adopta las posiciones O, 50, 100 % de la escala, las señales de salida correspondientes son: 3, 9 Y 15 psi respectivamente. Si el instrumento fuera electrónico, las señales de salida serían: 4, 12 Y 20 mA c.c., respectivamente.

En condiciones de funcionamiento estático, las desviaciones respecto' a la relación lineal indicada, dan lugar a los errores de calibración de los instrumentos, suponiendo que estas desviaciones no superan la exactitud dada por el fabricante del instrumento ya que en este caso consideraríamos el instrumento calibrado aunque no coincidiera exactamente la curva variable-lectura con la recta ideal.

El procedimiento general para calibrar un instrumento:

1. Situar la variable en el valor mínimo del campo de medida, y en este valor ajustar el tornillo de cero del instrumento hasta que el índice

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