CURSO DE VALVULAS DE CONTROLDictado por: Ing. Willy del Barrio

Tipos de Vlvulas de ControlEn principio existen dos tipos de Vlvulas de Control:

Vlvulas de Control Direccional

Vlvulas de Control Automtico(Conocidas solo como Vlvulas de Control)

Vlvulas de Control DireccionalSe refieren a las Vlvulas que sirven para comandar Sistemas Hidrulicos (aceite a alta presin) o Sistemas Neumticos (Comnmente que trabajan con aire, aunque pueden ser usados con otros fluidos gaseosos)

Vlvulas de Control DireccionalSe refieren a las Vlvulas que sirven para comandar Sistemas Hidrulicos (aceite a alta presin) o Sistemas Neumticos (Comnmente que trabajan con aire, aunque pueden ser usados con otros fluidos gaseosos)

Vlvulas de Control DireccionalUn ejemplo de estas vlvulas es el siguiente:

Vlvulas de Control DireccionalEstas vlvulas permiten el paso o evitan en una o varias direcciones.La descripcin de estas vlvulas debe hacer referencia fundamentalmente a los siguientes aspectos:1.Nmero de Vas2.Nmero de Posiciones3.Elementos actuadores

Vlvulas de Control DireccionalEl nmero de vas es el nmero de tubos que llegan y salen de la vlvula; o sea es la cantidad de posibilidades para admitir o extraer el fluido de la misma.El nmero de posiciones es la cantidad de posibilidades que tiene la vlvula para posicionarse y cambiar la configuracin de tomas y salidas.

Vlvulas de Control DireccionalUn ejemplo simple de una vlvula con 3 vas y dos posiciones:Toma de PresinDrenajeDispositivo AccionadoDentro de la industria petrolera, este tipo de vlvulas suele usarse en la instalacin de manmetros, arranques neumticos, etc.

Vlvulas de Control DireccionalLos actuadores son los elementos con los que se va a operar la vlvula. Se debe contar con al menos dos elementos, pues se requiere de la operacin y de su retornoLas cuatro descripciones anteriores son las ms empleadas en la industria; pueden haber incluso actuacin combinada por ejemplo servo-comando ms comando elctrico) Que son comnmente usadas como actuadores finales de vlvulas de control analgicoActuada ManualmenteActuada elctricamente (solenoide)Actuada a presin (servo comandada)Actuada por resorte

Vlvulas de Control DireccionalAhora mostramos el ejemplo completo:Toma de PresinDrenajeDispositivo AccionadoQue se trata de una vlvula de 3 vas, 2 posiciones con actuacin manual y retorno por resorte.

Vlvulas de Control DireccionalEste tipo de vlvulas, salvo las excepciones indicadas, son usadas ms en sistemas de control secuencial, lo cual reduce su uso a Procesos Discretos, ej: Movimiento de pistones, elevacin de cargas, movimiento de partes de herramientas o de elementos de mquinas, etc.Estas vlvulas siguen la misma lgica de control, pudiendo ser operadas en serie, paralelo, etc. siempre teniendo cuidado de los cambios con la lgica elctrica.

Vlvulas de Control DireccionalEjemplo de instalacin de este tipo de vlvulas (seguimos con 3V2P):Se trata de un motor neumtico que opera con aire a presin. El sistema de accionamiento es manual. Se pide instalar una vlvula de accionamiento elctrico para ser comandado desde el centro de control, pero que se debe dejar la vlvula manual para mantenimiento o emergencias.Motor Neumtico

Vlvulas de Control DireccionalSi el sistema de control fuese elctrico, la solucin es simple:El instalar un dispositivo en paralelo con comando elctrico es simplemente ponerlo en paralelo:Sistema Manual+V-V

Vlvulas de Control DireccionalEn el sistema neumtico o hidrulico la figura cambia un poco:Vemos que el sistema totalmente en paralelo no operaMotor Neumtico

Vlvulas de Control DireccionalLa Solucin es la siguiente:Ahora el sistema si trabaja.Motor Neumtico

Vlvulas de ControlExisten varias definiciones para vlvulas de control:Una vlvula de control es un dispositivo que modula el flujo de un fluido en un conducto en respuesta a una seal de un Sistema de Control de Medicin de Proceso.

Es un elemento final del control que implementa la estrategia de control, manipulando una variable influyente en el proceso y modulando el paso de un fluido por medio de un obturador, disco o esfera.

Vlvulas de ControlUna propiedad de las vlvulas de control es tambin la de compensar variaciones de carga que afectan la ganancia del proceso para mantener la ganancia del lazo constante.

Vlvulas de ControlLa Vlvula en un Lazo Realimentado de Control.Diagrama de bloques simplificado del lazo

Formas de Control de CaudalSe puede controlar de muchas maneras:Control de Caudal de fludoPor medio de la velocidad de la bombaPor medio de bomba de caudal variablePor estrangulamiento con bomba de accionamiento positivoPor estrangulamiento con bomba centrifuga o cualquier impulsor que no sea de accionamiento positivo.

Formas de Control de CaudalControl por Estrangulacin y Alivio

Formas de Control de CaudalEn el grfico se muestra una forma de control de caudal

Formas de Control de CaudalDonde se observa los saltos de presin que ocurren entre la bomba y la vlvula

Formas de Control de CaudalLa Prdida de Presin es Clave para Controlar el Flujo.La Prdida de Presin en la Vlvula como en cualquier accesorio Depende de:Rozamiento del fludo contra las paredesCambios de DireccinCambios de Seccin ms o menos BruscosObstrucciones (Variable en nuestras Vlvulas)En la Vlvula dado que el recorrido es corto el rozamiento en cuanto a longitud de tubo tiene menos peso en esta Cada de Presin

Prdidas de presin en VlvulasLa Prdida de Presin se calcula Como lo indican los fabricantes de Vlvulas o mediante el coeficiente K.

DARCY P = *f * (L/D)*( V2/2g)

Prdida en accesorioP = * K *( V2/2g)Por ende K = f * (L/D)Tambin (K/ f )= (L/D)Coeficiente K de perdida de Carga Tablas(L/D) = Longitud equivalente en Dimetros de caera

Tipos de Vlvulas de ControlLas vlvulas pueden clasificarse por el tipo de accionamiento que tienen en:

Vstago Deslizante o Globo

Vlvulas de eje rotatorio

Vlvulas DeslizantesLas Vlvulas Globoson Guiados por bujes superior y superior e inferior con macho torneado o con Guiado por Jaula.

Se las encuentra tambin con cuerpo divididoy sin bridas, en lnea o en Angulo.

Vlvulas de Eje RotatorioLas de Eje rotatorio son las Mariposa, Disco excntrico , Bola configurada (Pulpa) de muy buena Rangeability (Rangueabilidad).

Bola de paso total o flotante (Completa)

Clasificacin de las Vlvulas

Clasificacin de las Vlvulas

Clasificacin de las Vlvulas

Clasificacin de las Vlvulas

Clasificacin de las Vlvulas

Clasificacin de las Vlvulas

Vlvula de Control Neumtica

Partes de la Vlvula de Control

Algunos ActuadoresActuadores Neumticos de Accin Directa e Inversa

Algunos ActuadoresActuador Manual

Algunos ActuadoresActuador Neumtico a Diafragma

Algunos ActuadoresActuador Neumtico Tipo Cilindro

Algunos ActuadoresActuador Hidrulico

Algunos ActuadoresActuadores Elctricos

Componentes del Cuerpo de la Vlvula

Cuerpo Tipo Mariposa

Rangueabilidad y ResolucinRANGUEABILIDAD

El cociente entre los caudales mximo y mnimo que deja pasar una vlvula cumpliendo con su curva caractersticaRESOLUCIN:La menor variacin de la posicin del vstago y por ende de caudal en respuesta a una accin de control. El recorrido de una vlvula globo se podr dividir en 60 si la vlvula funciona sin posicionador

Aplicaciones Tipo

Cuerpo, Asiento y ObturadorSimple AsientoCuerpo DivididoDoble AsientoSimple Asiento, Cuerpo en Angulo Recto

Valvulas Globo Gua de Jaula.Las Vlvulas Gua de Jaula son la Tendencia Actual. Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 125 a 2500.Gama usual de tamaos entre 0,5 y 16.Se las puede encontrar Criognicas hasta 500 FCaidas de presin de 4000 PSI.La tomamos como referencia para las capacidades de flujo dentro de un tamao de 3, parmetro en la que solo es superada por la de doble gua.Su costo de mantenimiento es bajo.La rangueabilidad est en 50:1 ( en calidades std. 30:1).Aplicaciones control de caudal con alta cada de presiones. (Usaremos como precio de referencia)

Valvulas Globo Cuerpo DivididoLas Valvulas Globo de Cuerpo dividido tienden a se usadas en menor proporcin . Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 800.Gama usual de tamaos entre 0,5 y 8.Se las puede encontrar para temperaturas entre 100 F y 450FCaidas de presin de 300 PSI.Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la vlvula de gua de jaula dentro de un tamao de 3, podemos decir que estamos en 0.70 de las mismas.Su costo de mantenimiento es moderado.La rangueabilidad est 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 BridaLas Valvulas Globo sin Brida tienden a se usadas en menor proporcin . Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 300.Gama usual de tamaos entre 0,5 y 4 es decir los menoresSe las puede encontrar para temperaturas entre 100 F y 450FCaidas de presin de 740 PSI.Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la vlvula de gua de jaula dentro de un tamao de 3, podemos decir que estamos en 0.50 de las mismas.Su costo de mantenimiento es moderado.La rangueabilidad est en 50:1 ( en calidades std. 30:1).Aplicaciones para servicio corrosivo. Precio a un 0.70 de la referencia.

Ejemplos de Vlvula GloboSimple Asiento Macho Torneado guiado superiorSimple Asiento Cuerpo Dividido Macho Torneado

Valvulas Globo con Gua Superior e InferiorLas Valvulas Globo con Gua Superior e Inferior tienden a ser usadas en mucho menor proporcin . Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 300.Gama usual de tamaos entre 0,5 y 24 .Se las puede encontrar para temperaturas entre 50 F y 800FCadas de presin de hasta 3000 PSI.Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la vlvula de gua de jaula dentro de un tamao de 3, podemos decir que estamos en 0.90 de las mismas.Su costo de mantenimiento es mas elevado que en las otras.La rangueabilidad est en 50:1 ( en calidades std. 30:1).Aplicaciones para servicio general, son las de mayor precio

Valvulas Globo con Gua Superior e InferiorEste diseo es naturalmente balanceado. Buen comportamiento frente a las vibraciones.Capacidades grandes.Las vlvulas de doble asiento normalmente se tienden a aplicar a fluidos viscosos o jaleas.

Caractersticas de las VlvulasLas caractersticas inherentes tpicas son apertura rpida, lineal y porcentaje igual.

Apertura Rpida: esta caracterstica se distingue por una alta ganancia al comienzo del recorrido, y el caudal alcanza el mximo con un mnimo recorrido

Caractersticas de las VlvulasLineal: En esta caracterstica se produce un aumento del caudal proporcional al recorrido del macho. La ganancia es Constante. Como hablamos de caracterstica inherente esto es con cada de presin constante.Porcentaje Igual: En esta caracterstica las variaciones porcentuales de caudal relacionadas a las variaciones porcentuales del recorrido del macho son una constante. (Siempre a caida de presin constante)

Caractersticas de las Vlvulas

ObturadoresLinealApertura RpidaIgual PorcentajeParablica

Guiado por Jaula Macho Torneado

Gua de Seleccin de Vlvulas globoVlvulas globo: Son durables verstiles y fciles de mantener.La aplicacin depender de las condiciones de servicio.1.Fluidos Limpios Guiada con Jaula2.Fluidos Viscosos o Pegajosos Doble asiento3.Alta Cada de Presin Guiada con Jaula y Balanceada.4.Cierre Estricto Desbalanceadas con Elastmero en asiento.

Vlvulas globo Guiadas por JaulaLas vlvulas globo guiadas por la jaula son la tendencia moderna para este tipo.La jaula sujeta al asiento, y al reten de anillo de asiento, as como a los adaptadores.La Jaula a travs de la forma de sus ventanas determina la caracterstica inherente.Con un adecuado diseo del cuerpo, es fcil el cambio de todos los internos en este estilo de vlvulas.Tambin es posible reducir la capacidad de la vlvula cambiando los internos , para hacerla funcionar adecuadamente.Las vlvulas en ngulo de un asiento se usan mucho en la alimentacin de agua para las calderas, as como en el drenado del calentador.Las Vlvulas 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 macizo que hacer los moldes.

Vlvulas globo Guiadas por JaulaEn este caso la forma de las ventanas de la jaula dan las caractersticas

Vlvulas globo Guiadas por Jaula BalanceadoTienen todas las ventajas de las vlvulas guiadas por jaula a mas de el balanceo del empuje mediante una interconexin 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 presin del lado de alta ingrese a la parte superior del macho donde la presin es la del lado de salida.Hay jaulas especficas para la cavitacin y el ruido.Hay vlvulas con salida agrandada aguas debajo para bajar la velocidad de los gases ( casos donde se puede alcanzar la velocidad del sonido).La direccin del flujo en general es hacia arriba cuando la vlvula no es balanceada y hacia abajo en vlvulas balanceadas .

Vlvulas globo Guiadas por Jaula Balanceado

Vlvulas globo Guiadas por Jaula Balanceado

Vlvulas globo Guiadas por Jaula BalanceadoCaja para control de Ruido.

(Normalmente para latas velocidades Vapor y Gases)

Vlvulas para Usos EspecialesVlvula Saunders a Diafragma, muy buena aislacin a las prdidas externas, buen cierre final.

Vlvula a tubo de elastmero sinttico colapsable.

Vlvula en ngulo con salida de venturi.

Vlvulas para usos EspecialesVlvula Saunders a diafragma

Vlvulas para usos EspecialesVlvula a tubo elastmero

Vlvulas para usos EspecialesVlvula en ngulo con Salida de Venturi

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