Valvula de Contol 00

7/21/2019 Valvula de Contol 00

1/106

Edwin Mendoza

VALVULAS DE CONTROL


2/106

Definicin ISA:

Una vlvula de control es un dispositivo operado poruna energa que modula la rata de flujo de un fluido

en un sistema de control de proceso, comportndose

como un orificio de rea continuamente variable

VALVULAS DE CONTROL


3/106

COMPONENTES PRINCIPALES

Actuador

! "onete

! #uerpo de la vlvula


4/106

ACTUADOR$s el dispositivo de la vlvula que se encarga

de transformar una energa % neumtica, &idrulica,

el'ctrica( para producir el movimiento %mecnico(de las partes internas mviles del cuerpo

!Suministrar el suficiente recorrido a la vlvula

!)roveer la presin para la condicin de s&ut off

!Sostener la vlvula en la posicin deseada

!)roveer el modo de falla de la vlvula

!)roveer la adecuada velocidad de recorrido


5/106

TIPOS DE ACTUADOR

*eumtico )istn $l'ctrico


6/106

$lectro &idrulico +anual

TIPOS DE ACTUADOR


7/106

COMPONENTES BASICOS DEL ACTUADOR NEUMATICO


8/106

MODOS DE FALLA

! ail -pen

! ail #lose

!.oc/ in t&e last )osition

$l modo de falla de una vlvula est definido

por la perdida total de se0al al actuador, llevando

la vlvula a una 1nica posicin Dic&a posicindepende de cmo el aire act1e en la vlvula


9/106

OPCIONES DE CONTRUCCION DEL ACTUADOR

!Accin Directa

Un incremento de la

presin en el diafragma,

podr causar un

movimiento en el

vstago del actuador&acia el cuerpo de la

vlvula

Aire empuja

&acia abajo


10/106

OPCIONES DE CONTRUCCION DEL ACTUADOR

!Accin Inversa

Un incremento de la

presin en el diafragma,

podr causar un

movimiento en el

vstago del actuadoralejndolo del cuerpo de

la vlvula

Aire empuja

&acia arriba


11/106

SELECCIN Y ACCION DEL ACTUADOR

.a seleccin de un actuador en particular %directa o

reversa( es generalmente determinada por el modo

de falla deseado

$l modo de falla deseado en una vlvula de control

depende de lo siguiente:

!.a accin del actuador!.a accin de la vlvula de control %pus& do2n to open,

pus& do2n to close(


12/106

A##I-* DI3$#4A A##I-* I*5$3SA

SELECCIN Y ACCION DEL ACTUADOR

PDTC PDTO PDTO PDTC


13/106

CONCEPTO DE BENCH SET

Definicin:"enc& set en un actuador especifica el rango de presin

de aire que es requerido en el diafragma para comprimirel resorte, una distancia que es igual a la rata de recorrido

de la vlvula cuando el actuador est desconectado de

todas las fuer6as que se producen en el cuerpo de la

vlvula

! "enc& set tambi'n se refiere al procedimiento fsico

de ajuste del resorte al benc& set especificado


14/106


!$l rango de presin requerido para obtener un total

recorrido del actuador

*o fuer6as presentes en la vlvula

$l resorte adecuado para las condiciones de

servicio establecidas

$l resorte adecuado para el A*SI 7 la presin

de s&ut off establecidos


15/106


Travel: #uando el aire es suministrado al diafragma,el vastago es movido &acia abajo desde la posicin

Uer !ravel "!#%posicin limitada por la caja delactuador( $l l#$er li%i! #f !raveles alcan6adocuando el plato del diafragma se pone en contacto

con la parte mas baja de la caja del diafragma

Ac!&a'#r "in v(lv&la

*ota: $l recorrido del actuador es generalmente

mas grande que el recorrido de la vlvula que ser

conectada al actuador


16/106

) * + , -. -/ -0

Actuator Diap&ragm )ressure psig

Ac!&a!#rTravel

.o2er Diap&ragm

#asing

89 3ated

5alve 4ravel

Initial

Spring

#ompres

Spring #ompression

over actuator travel *o travel

Upper travel stop

.o2er limit

of travel

1RAFICA DEL RECORRIDO DEL ACTUADOR

"S lo2er


17/106

Actuador con vlvula:


4ravel:#uando el actuador est conectado a la vlvula

el sello que ejerce el plug sirve como referencia para el

.o2er travel stop %)D4#(

"enc& Set Span: #uando la presin del diafragma

incrementa desde psi, el diafragma se mueve en

conjunto con la vlvula 7 comprime el resorte.a presin requerida para comprimir el resorte

una distancia igual al recorrido %travel( de la vlvula

es conocido como el benc& set del actuador


18/106


#arga de sello: #omo la presin del diafragma se

Incrementa de ;; psi a ;< psi $sto presin adicional

*o es considerada una compresin adicional al3esorte o recorrido del stem $sta presin adicional

$n el diafragma es la disponible para proveer la

Suficiente carga de sello para asegurar que la condi=

ccin de s&uts off es alcan6ada seg1n la especifica=

cin A*SI establecida


19/106


;889 3ated

5alve 4ravel

.o2er Stop

)lug Seated

89 3ated

5alve 4ravel

Initial

Spring

#ompres

Spring #ompression

over rate valve travel S&utoff orce

Upper travel stop

.o2er limit

of travel

%seated plug(

1RAFICA DEL RECORRIDO DE VALVULA

) * + , -. -/ -0


Ac!&a!#rTravel

89 3ated

5alve 4ravel "S lo2er

>it& no friction

force


20/106

EFECTOS DE LA FRICCION Y DEAD BAND

.a friccin: es asociada con los pac/ing 7 otros

componentes de la vlvula que pueden introducir

Dead band en el ensamble de la vlvula de control

Dead "and: $s el rango en que la presin ejercida en

el diafragma no produce cambio en el recorrido de la

vlvula $l Dead band es la resultante de:

!.a friccin producida por los pac/ing!.a friccin producida por los seal ring!Ajustes inadecuados en las partes mviles de la

vlvula %mantenimiento(


21/106

;889 3ated

5alve 4ravel

.o2er Stop

)lug Seated

89 3ated

5alve 4ravel

Ac!&a!#rTravel

89 3ated

5alve 4ravel

) * + , -. -/ -0

Actuator conectado a la vlvula, Dead "and presente

"enc& set

%=;? psi(

"enc& set plus

Dead "and

Dead "and

1RAFICA DEL DEAD BAND


22/106

COMPONETES BASICOS DEL CUERPO

5alve "od7

@as/ets

5alve plug

Seat 3ing

Seat 3ing

@as/et

Stem


23/106

CUERPO DE LA VALVULA

#uerpo de la vlvula: $s el dispositivo de la vlvula

que est en contacto con el fluido 7 sometida a la

presin del proceso

est compuesta por partes internas llamadas 43I+4ambi'n permite la instalacin a la tubera Dic&as

coneiones dependen del tipo de aplicacin

4rim: Se refiere a todas las partes internas que estn$n contacto con el proceso $l trim inclu7e el valve

plug, el stem, el cage, el seat ring 7 el plug sealing

ring


24/106

CUERPO DE LA VALVULA

@as/ets del cuerpo: Son los que proveen el sello

entre el cuerpo 7 el bonete evitando fuga de fluidos

al eterior

Seat ring gas/ets: $s el que provee el sello entre lacaja inferior del cuerpo 7 el seat ring

)ac/ing:Son los que previenen fugas por el stem del

)lug $stos son comprimidos 7 asegurados portuercas Seg1n el dimetro del vstago se puede

establecer el torque adecuado As se contribu7e

a disminuir el dead band


25/106

ESPECIFICACIONES BASICAS

Definicin: Una de las primeras consideraciones

en la vlvula de control es asegurar que el rating

de presin 7 temperatura sean los adecuados

esto est epresado tpicamente por la norma

A*SI %American *ational Standard Institute(

$s importante entender que el rating de presin

*o debe alcan6ar el rating nominal $l rating varia

#on el tipo de material 7 la temperatura


26/106

?88 B88 C88 88 ;888

B888

C88

?88

?B88

?888

;C88

;?88

88

B88

8

)

r

e

si

o

n

)

s

i

g

4emperatura, grados

RATIN1 DE PRESION Y TEMPERATURA

#.ASS ;


27/106

COEFICIENTE DE FLU2O

Definicin #5: .a capacidad de flujo relativo en

@alones por minuto a una temperatura de C8 que

)asa a trav's de la vlvula con una caida de presin; psi

$l #5 es determinado por pruebas 7 clculos de

Acuerdo a la norma A*SI 7 luid #ontrol Institute

%#I( Standard

#v .quidos #g @as #s 5apor


28/106


Agua a C8

ge F ;; gpm rata de flujo

);F ;88 psig )?F EE psig

3estriccin #v F ;

.a energa disponible para producir el flujo

es la cada de presin ) F );G )?

lujo


29/106



30/106

CARACTERISTICA DEL FLU2O

Definicin: .a caracterstica de una vlvula de control

$s definida como la relacin entre el coeficiente de

flujo 7 el recorrido de la vlvula desde 8 a ;889 de su

apertura

$l propsito es mantener un la6o de control uniforme

#umpliendo con las necesidades propias del proceso$n todo el rango de recorrido de la vlvula

Igual )orcentaje .ineal Apertura 3apida

.a define la canasta o el tapn


31/106

Huic/ -pening

.ineal

Igual )orcentaje

)osicin stem de la vlvula 9

#ven9

mAimo

8 ;888

;88

CARACTERISTICA DEL FLU2O


32/106

CARACTERISTICA DE LA VALVULA

Igual )orcentaje: Debe cumplir que la relacin de

flujo de apertura, debe ser igual en porcentajes

iguales $j $l cambio de flujo entre B89 7 C89 de

apertura debe ser igual al cambio entre ?89 7 B89

!+uc&as presiones 7 flujos donde el

delta ) decrece 7 el flujo incrementa


33/106

.ineal: $sta caracterstica busca que para cada cambio

en el recorrido &alla un porcentaje igual en el flujo

!#adas de presin constante


34/106

CARACTERISTICA DE LA VALVULA

Apertura 3pida: )ermite grandes flujos desde el

principio de la carrera de apertura de la vlvula,

generalmente se usa en sistemas de dos posiciones

!3elief!-n = off!Dump


35/106

PLU1 POST 1UIADO Y MICRO3FORM

.a forma del plug

define la caracterstica

del flujo

Dise0ados para proveer

un flujo caracterstico a

a una baja rata de flujo

6


36/106

ANSICLASS

MA4IMO DEFU1A

ACEPTABLEPRUEBA

MEDIANTE PRUEBA DE PRESIONPROC DE PRUEBA RE5UERIDO PARA EVALUACION

DE DE DEMOSTRACION

II

5alorado al


37/106

DIAMETRO DELPUERTO

Burbujaspor

minuto

mL por

minutoPuladas Milimetros

To !" #$ ! %&!$

! !'#" () # %&(%

# $! ( %&*$

# !'#" +* * %&+%

(" ,+ + %&-%

*" !%# !! !.,

+" !$# #, *&%%

)" #%( *$ +.,$

CLASIFICACION ANSI SE16N SELLO


38/106

PLU1 BALANCEADO Y DESBALACEADO

)lug "alanceado: #uando la presin es igual en

ambos lados del tapn Se identifica por el orificio

u orificios que tiene el tapn, el cual se comunica

la presin en la parte inferior con la cmara superior

5entaja:.a fuer6a generada por el actuador es muc&o

menor, por lo tanto el dise0o puede ser mas peque0o

Desventaja: $l plug balanceado introduce otro caminomas de fuga entre el plug 7 la pared del cage, cuando la

vlvula est cerrada


39/106


40/106

)lug Desbalanceado: .a presin es diferente en ambos

lados del tapn .a presin aguas arriba es ma7or que

la presin aguas abajo

5entajas: Solo se presenta un solo camino de fugas,

#uando la vlvula se encuentra cerrada

Son tpicamente aplicables de ; a

Desventajas:#uando una vlvula desbalanceada esseleccionada Un actuador considerable debe ser

seleccionado para mover el plug de la vlvula 7

conseguir la condicin de s&utoff

PLU1 BALANCEADO Y DESBALACEADO


41/106

);

5ista inferior del plug

5ista superior del plug

PLU1 DESBALANCEADOS


42/106

COMPONENTES BASICOS DEL BONETE

"onnet

)ac/ing

)ac/ing lange

*ut

)ac/ing "o


43/106

BONETESu objetivo es unir el cuerpo de la vlvula al actuador$s atravesado por el vstago que est seccionado en

dos partes, unidas por una prensa Una unida al actuador

7 el otro al obturador

$n la unin se dispone de un se0alador que indica la

posicin de apertura de la vlvula en una regla fijada

en la parte media del jo/e del actuador

Una empaquetadura es necesaria para evitar fugas a trav's

de la cavidad donde va alojado el vstago


44/106

TIPOS DE BONETE

Standard

Adecuadas para trabajar

con fluidos entre 8=??8


45/106

Adecuados para fluidos

que se encuentran a

temperaturas mu7 bajas

Se recomienda seg1n lasiguiente tabla

E4TENDIDO

4emperatura de 4rabajo

4ama0o vJv en pulg

=?8 a =8 =; a =;


46/106

BONETE CON ALETAS DE ENFRIAMIENTO

$l lmite de temperatura para

trabajar est entre =?8 a B


47/106

PAC7IN1 8EMPA5UETADURA94iene como funcin evitar fugas a trav's de la cavidad

Donde va alojado el vstago.a seleccin de la empaqueatura debe ser determinada

bsicamente por los siguientes aspectos

! )roceso del fluido

! $l dimetro del vstago! $l dimetro de la caja del jo/e

! $l dise0o de la vlvula


48/106

PAC7IN1

)ac/ing

ollo2er

)ac/ing3ing

.anster

3ing

)ac/ing

3ing

)ac/ing

"o 3ing


49/106

Spring

.oaded

)4$

!"aja friccin

!)oseen buen sello

!"uen ciclo de vida

!#ompatible con

variedad de fluidos

SELECCIN DE LA EMPA5UETADURA

ilamento

@rafito J 3ibbon

!Altas temperaturas!)resenta solidificacin

ajustes frecuentes son requeridos

!Alta friccin al mate=

rial


50/106



51/106



52/106

CAVITACION

$s un fenmeno multietapa que ocurre en las corrientes

de flujo de lquidos debido a algunos cambios en la

geometra del flujo %pasando por una vlvula(, el fluido

cae por debajo de la presin de vapor, el cual crea

algunos vapores en el lquido

.uego el fluido retorna a la presin que es mas grande

que esta presin de vapor, causando que el vapor colapse.a formacin 7 el colapso del vapor %burbujas( es

definido como el fenmeno de cavilacin


53/106

TEORIA DE LA PRESION Y VELOCIDAD.e7 de "ernoulli: .a seccin mas peque0a de un orificio

donde &a7 una corriente de fluido %vena contracta( es

el punto donde la velocidad del fluido aumenta 7 la

presin disminu7e

5elocidad

)resin

5ena contracta

lujo

3estriccin


54/106

PRESION DEL FLUIDO Y PRESION DE VAPOR DEL FLUIDO

)resin de 5apor: 4odo fluido tiene una presin de

vapor $s la presin el cual el fluido cambia de lquido

a vapor %dada una temperatura especifica(

5apori6acin del luido: Si la presin de un fluido caepor debajo de la presin de vapor, el lquido comen6ar

a vapori6arse $ste fenmeno causa que un lquido &ierva

reduciendo su presin en un instante 7 aumentando la

temperatura)vc )v:Si la presin del fluido en la vena contracta

decrece por debajo de la presin de vapor del fluido, la

5apori6acin del fluido podr ocurrir


55/106

PRESION DEL FLUIDO Y PRESION DE VAPOR DEL FLUIDO

5ena contracta

)?

);

)v

)vc

Upstream Do2nstream

)vc F )resin vena contracta

)v F )resin de vapor


56/106

COLAPSO DE LAS BURBU2AS

Si la presin do2nstream )?incrementa a un valor que

$s mas grande que la presin de vapor del fluido, las

burbujas colapsaran 7 el fluido est cavitando

#avitacin en el )lug de una vlvula de control


57/106

Da0o por

cavitacin

)?

);

)v

)vc

#avitacin

COLAPSO DE LAS BURBU2AS


58/106

FLASHIN1

#uando un lquido flu7e 7 el fluido cae por debajo de

la presin de vapor, el fluido llega a vapori6arse

burbujas de vapor se forman en la corriente de flujo

Si la presin do2nstream alcan6ada es menor que lapresin de vapor del fluido, las burbujas permanecen

en la corriente del fluido #onsideramos que el fluido

est flas&ing

$l flas&inges la resultante de la alta velocidad de la

corriente del fluido, que puede incidir en erosiones

criticas de una superficie


59/106

FLASHIN1

5ena contracta

)?

);

)v

)vc

Upstream Do2nstream

las&ing

lujo

luido .quido 5apori6acin del fluido


60/106

PREDICIENDO EL POTENCIAL DE LA CAVITACION

#lculo sencillo para establecer el factor Ar el

cual previene el fenmeno de la cavitacin %fisc&er(

Ar );G )?);G )v

Si el valor de ); G )? se aproima a al valor de

); G )v, la presin en la vena contracta llegar

A un valor inferior a la presin de vapor

Un incremento de Ar por encima de 8L< indica

un potencial del fenmeno de cavitacin


61/106

Un valor de Ar de 8EE es valor mimo de potencial

)ara cavitacin 7 danos por cavitacin

Si el valor de Ar es ;8 o mas grande, )? es menor que

la presin )v $l fluido no est cavitando pero est

las&ing

PREDICIENDO EL POTENCIAL DE LA CAVITACION

)?

);

)v

)vclas&in

g

#avitacin

)?

Aracerca a 8EE incrementa

el potencial de cavitacin

ArF 8EE + potencencial

para cavitacin

ArF o ; las&ing


62/106

COMPARACION DEL Ar : 7c

7c;es un valor establecido en laboratorio para cadadise0o de una vlvula

Si Mc Ar la vlvula podr eperimentar cavitacin

Si Mc Ar no eperimentar da0os por cavitacin

Se debe evaluar todas las cadas de presin %condiciones

del flujo( lujo mnimo, normal 7 mimo

Se debe evaluar tambi'n el valor de Ar en al arranque

$s decir cuando la vlvula se encuentra en condicin de

S&utoff


63/106

TECNOLO1IAS ANTICAVITACION

.a estrategia mas com1n para evitar la cavitacin es

Usar los trim con baja coeficiente de recuperacin

$l objetivo es mantener la presin del fluido de la vena

contracta por encima de la presin de vaporAlcan6ar el valor de l o Mm F ; $sto quiere decir que

la presin se &ace mas peque0a 7 no &a7 presin de

recuperacin )odemos decir queN

)vc )v

)? )v

l %Mm( F actor de recuperacin de presin

de lquidos en la vlvula


64/106


5ena contracta

)?

);

)v

)vc

In vJv -ut vJv

Alto coeficiente

de recuperacin

"ajo coeficiente

de recuperacin

Distancia

)vc )v

)vc )v

$l potencial de cavitacin es como una funcin de la presin


65/106


)ara mantener la )vc por encima de la )v, se emplean

trim con cadas de presin multi etapa .as etapas

envuelven directamente el fluido a trav's de una serie

de restricciones o etapas que estn epuestas directa

mente al fluido #ada restriccin sucesivamente disipa

cierta cantidad de energa, ocasionando la entrada del

fluido con una presin mas baja a la siguiente etapa


66/106


)?

);

)v

In vJv St; St? St -ut vJv

Distancia

Single )ort trim

+ulti stage trim


67/106

DISE


68/106

CONTROL CAVITACIONVALVULAS DE ROTACION

$stas vlvulas tienen una alta

recuperacin )ocas opciones

para control de cavitacin

usadas para aplicaciones

como reduccin de las bajas

frecuencias de ruido o para

cavitciones intermitentespresentadas por las condiciones

del fluido


69/106

RUIDO EN LAS VALVULAS DE CONTROL

5ibracin Dinmica:$s la resultante de las fluctuaciones

aleatorias presin dentro de la vlvula .as fuentes mas

comunes son el piston ring 7 los movimientos laterales

del )lug relativo a la superficie de gua3uido Oidrodinmico: )roducido por el fenmeno de la

cavitacin $l flas&ing no produce niveles de ruido que

no sean aceptables

3uido Aerodinmico:$l cual se genera por turbulencias

en el fluido o por algunos fluidos en particular, vlvulas

para control de gas o vapor


70/106

MECANICA DEL RUIDO EN LAS VALVULAS

@eneracin: $s generado en el trim de la vlvula como

resultante de la turbulencia o porque el rea de salida

es insuficiente

)ropagacin:$l ruido que es generado en la vlvula se)ropaga aguas debajo de la tubera como una resultante

Del flujo que pasa a trav's del sistema

Acople: $l ruido en la tubera &ace que la pared de la

tubera vibre .a energa del sonido es convertida en

vibraciones en la tubera 7 es determinado por muc&as

variables complejas que inclu7en:


71/106


!.a resonancia o frecuencia natural de la tubera vs la

frecuencia predominante del ruido generado por la

vlvula

!.a masa de la pared de la tubera

!.a masa del medio flu7endo

!.a rigide6 de la tubera

3adiacin: .a vibracin de pared de la tubera radia

ondas de sonido que son detectadas por el odo &umano


72/106


3adiacin

Acople

)ropagacin

@eneracin

%trim, outlet(


73/106

TECNOLO1IAS PARA COMBATIR EL RUIDO

4rim: Se &an desarrollado cagePs con el cual se puede

disminuir el ruido, atenuando la turbulencia 7 reduciendo

la velocidad del fluido

-rificios


74/106

CALCULOS DEL RUIDO

I$#


75/106

>msm%5vc(

?

?

>a n >ms

CALCULOS DEL RUIDO

)d F >a#p

A

.pi F .og;8)d

)o

?

.pAe;m F .pAe G ;8.og;8 Q

%DiR?(JDi

.pAe3n F .pAe,;m R;8.og;8 %DiR?(J Di.

; ?

Valvula de Contol 00

Documents

Transcript of Valvula de Contol 00