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Curso Válvulas de Control
AADECA 2005Ing. Eduardo Néstor Álvarez
http://www.aadeca.org/http://web.fi.uba.ar/~ealvare/ealvare.htm
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INTRODUCCIONVISIÓN GENERAL
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DEFINICIÓN• LA VÁLVULA, QUE ES?
“Es un elemento final de control que implementa la estrategia de
control”
• COM O LA IMPLEMENTA?
“Manipula una variable influyente en la plantay modulando el
paso de un fluido por medio de un obturador, disco o esfera ”
• COMPENSA
“ Compensa las variaciones de carga que afectan la gananciadel
proceso para mantener la ganancia del lazo cte.
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La Válvula en un Lazo Realimentado de ControlDiagrama de bloques
simplificado del lazo
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La Válvula en un Lazo Realimentado de ControlDiagrama P&I
(Velocidad de Respuesta)
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TIPOS DE VARIABLES EN EL LAZO
• Variable controlada: es la que se quiere manteneren un valor
deseado e indicala calidad del producto o condiciones del proceso (
p, T, Q, ph , Nivel, etc.)
• Variable manipulada: sobrela que actúa el FCS: posiciónde la
válvula, velocidad de motor o paso de alabe
• Variables de carga: toda otra que afectala variable controlada
y no es manipulada
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TIPOS DE VARIABLES EN EL LAZO
• Variable de Control: es la que produce el controlador a partir
del valor del error mediante un algoritmo que el ingeniero de
control ha definido, con las necesarias transformaciones físicas
governará en automático la variable manipulada
• Error: Es diferencia entrelo que quiero tener y lo que obtengo
en mi variable controlada, en mi sistema realimentado considero su
valor para efectuar el control.
• Medición: en todo sistema realimentado es necesario conocer el
valor de la variable controlada , es por ellola importancia de la
instrumentación del proceso.
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Sistema de Control
• Cargas no ctes , Pertubaciones , variaciones el la calidad de
la materia prima hacen necesario Control de procesos.
• Sistema de control: determina y actualiza continuamente la
posición de la válvula a medida que cambian las condiciones de
carga.
• Realimentación Negativa: La realimentación negativa puede
brindar lazos estables dentro de ganancias limitadas y cuando el
retardo en obtener la medición no es demasisado grande, no
consideramos realimentacion positiva.
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Sistema de Contro lazo abierto o cerrado
LAZO CERRADO • Controladoren AUTO
La medición se compara con el Set Point o Valor deseado y en
función del error aplicando el algoritmo de control (por ej PID) se
elaboraala señalde control.
LAZO ABIERTO• Controladoren MANUAL
La señalde control no depende de la medición pues esta no se
realimenta
El lazo puede abrirse en forma real o aparente por fallas:
sensor, transmisor, saturación del controlador,fricción en
actuador, residuos en la válvula
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Control de CaudalControl de Caudal de fluído
Por medio de la velocidad de la bomba
Por medio de bomba de caudal variable
Por estrangulamiento con bomba de accionamiento positivo
Por estrangulamiento con bomba centrifuga o cualquier impusor
que no sea de accionamiento positivo.
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Control por Estrangulación y Alivio
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La Pérdida de Presión es Clave para Controlar el Flujo.
La Pérdida de Presión en la Válvula como en cualquier accesorio
Depende de:
Rozamiento del fluído contra las paredes
Cambios de Dirección
Cambios de Sección más o menos Bruscos
Obstrucciones (Variable en nuestras Válvulas)
En la Válvula dado que el recorrido es corto el rozamiento en
cuanto a longitud de tubo tiene menos peso en esta Caida de
Presión
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La Pérdida de Presión se calcula Como lo indican los fabricantes
de Válvulas o mediante el coeficiente K. Ver bibliografía.
DARCY ∆ P = ρ*f * (L/D)*( V2/2g)
Pérdida en accesorio
∆ P = ρ* K *( V2/2g)
Por ende K = f * (L/D)
También (K/ f )= (L/D)Coeficiente K de perdida de Carga
Tablas
(L/D) = Longitud equivalente en Diámetros de cañería
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Clasificación•Vástago deslizante o Globo •Válvulas de eje
rotatorio.
Las Válvulas Globo son Guiados por bujes superior y superior e
inferior con macho torneado o con Guiado por Jaula.Se las encuentra
también con cuerpo dividido y sin bridas, en línea o en Angulo.
Las de Eje rotatorio son las Mariposa, Disco excéntrico , Bola
configurada (Pulpa) muy buena Rangeability.Bola de paso total o
flotante (Completa)
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RANGEABILITY & RESOLUCIÓN
RANGEABILITYEl cociente entre los caudales máximo y mínimo que
deja pasar una válvula cumpliendo con su curva característica
RESOLUCIÓN:La menor variación de la posición del vástago y
por
ende de caudal en respuesta a una acción de control. El
recorrido de una vávlula globo se podrádividir en 60 si la válvula
funciona sin posicionador
.
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Aplicaciones por Tipo
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Tendencia de uso
Guía de Jaula Normal
Cuerpo Dividido MenorValvulas Globo
algunos tipos Sin Brida Menor
Guía Superior e InferiorMucho Menor
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Valvulas Globo Guía de Jaula.Las Valvulas Guia de Jaula son la
Tendencia Actual. Se las encuentra para presiones en la norma ANSI
clases de 125 a 2500.
Gama usual de tamaños entre 0,5 y 16”.
Se las puede encontrar Criogénicas hasta –500 F
Caidas de presión de 4000 PSI.
La tomamos como referencia para las capacidades de flujo dentro
de un tamaño de 3”, parámetro en la que solo es superada por la de
doble guía.
Su costo de mantenimiento es bajo.
La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1).
Aplicaciones control de caudal con alta caída de presiones.
Tomamos su precio como referencia.
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Valvulas Globo Cuerpo DivididoLas Valvulas Globo de Cuerpo
dividido tienden a se usadas en menor proporción . Se las encuentra
para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 800.
Gama usual de tamaños entre 0,5 y 8”.
Se las puede encontrar para temperaturas entre –100 F y 450F
Caidas de presión de 300 PSI.
Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la
válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir
que estamos en 0.70 de las mismas.
Su costo de mantenimiento es moderado.
La rangeabilidad está 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
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Valvulas Globo Sin BridaLas Valvulas Globo sin Brida tienden a
se usadas en menor proporción . Se las encuentra para presiones en
la norma ANSI clases de 150 a 300.
Gama usual de tamaños entre 0,5 y 4” es decir los menores
Se las puede encontrar para temperaturas entre –100 F y 450F
Caidas de presión de 740 PSI.
Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la
válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir
que estamos en 0.50 de las mismas.
Su costo de mantenimiento es moderado.
La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1).
Aplicaciones para servicio corrosivo. Precio a un 0.70 de la
referencia.
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Valvula Globo Simple
Port
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Simple asiento, macho
torneado guiado
superior. (1”/10”)CHEAPEASY
TO REAPAIR
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Simple asiento cuerpo dividido macho torneado
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Simple asiento y simple guia pollera reversibleArmada para
actuación directa, empujando hacia abajo cierra.Si se monta el
cuello o bonnet donde esta el cerramiento inferior puede armarse
empujando hacia abajo (afuera el actuador) abre, actuación
inversa.
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Valvulas Globo con Guía Superior e InferiorLas Valvulas Globo
con Guía Superior e Inferior tienden a se usadas en mucho menor
proporción . Se las encuentra para presiones en la norma ANSI
clases de 150 a 300.
Gama usual de tamaños entre 0,5 y 24” .
Se las puede encontrar para temperaturas entre 50 F y 800 F
Caidas de presión de hasta 3000 PSI.
Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la
válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3”, podemos decir
que estamos en 0.90 de las mismas.
Su costo de mantenimiento es mas elevado que en las otras.
La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1).
Aplicaciones para servicio general, son las de mayor precio
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Valvulas Globo con Guía Superior e Inferior este diseño es
naturalmente balanceado.Buen comportamiento frente a las
vibraciones.Capacidades grandes.Las válvulas de doble asiento
normalmente se tienden a aplicar a fluidos viscosos o jaleas.
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Características de las Válvulas
Las características tipicas son apertura rápida, lineal y
porcentaje igual. Apertura Rápida: esta característica se distingue
por una alta ganancia al comienzo del recorrido, y el caudal
alcanza el máximo con un mínimo recorrido
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Características de las VálvulasLineal – En esta característica
se produce un aumento del caudal proporcional al recorridodel
macho. La ganancia es Constante. Como hablamos de característica
inherente esto es con caida de presión constante.
Porcentaje Igual- En esta característica lasvariaciones
porcentuales de caudal relacionadas a las variaciones
porcentualesdel recorrido del macho son una constante.
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Guiado superior por jaula
macho torneado
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Guía de Seleccion de Válvulas Globo
Válvulas globo Son durables versátiles y fácies de mantener
La aplicación dependera de las condiciones de servicio.
1. Fluídos Limpios – Guiada con Jaula2. Fluídos Viscosos o
Pegajosos – Doble asiento3. Alta Caída de Presión – Guiada con
Jaula y
Balanceada.4. Cierre Estricto – Desbalanceadas con
Elastómero en asiento.
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Guía de Selección de Válvulas Globo
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VALVULAS GLOBO CON
GUIA DE JAULA
La Tendencia Actual en Vástago
Deslizante.
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Globo Guiadas por JaulaLas válvulas globo guiadas por la jaula
son la tendencia modernapara este tipo.La jaula sujeta al asiento,
y al reten de anillo de asiento, así como a los adaptadores.La
Jaula a través de la forma de sus ventanas determina la
característica inherente.Con un adecuado diseño del cuerpo , es
fácil el cambio de todos los internos en este estilo de
válvulas.También es posible reducir la capacidad de la válvula
cambiando los internos , para hacerla funcionar adecuadamente.Las
valvulas en angulo de un asiento se usan mucho en la alimentacion
de agua para las calderas, así como en el drenado del
calentador.Las Válvulas 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 maciso que hacer los
moldes.
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Válvulas Globo con Guía de Jaula
En este caso la forma de las ventanasde la jaula dan las
características
AperturaRápida Lineal
Porcentajeigual
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Válvulas con macho guiado por jaula balanceado
Tienen todas las ventajas de las válvulas guiadas por jaula a
mas de el balanceo del empuje mediante una inteconexion 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 presión del lado de alta ingrese a la
parte superior del macho donde la presión es la del lado de
salida.
Hay interires específicos para la cavitación y el ruido.
Hay válvulas con salida agrandada aguas debajo para bajar la
velocidad de los gases ( casos donde se puede alcanzar la velocidad
del sonido).
La dirección del flujo en general es hacia arriba cuando la
válvula no es balanceada y hacia abajo en válvulas balanceadas
.
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Válvulas usuales para aplicaciones especiales
Válvula “Saunders” a Diafragma, muy buena aislación a las
pérdidas externas, buen cierre final.
Válvula a tubo de elastómero sintético colapsable.
Válvula en ángulo con salida de venturi.
Válvula en ángulo de tres vías, mezcladora
Válvula en ángulo de tres vías divisora.
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Válvula “Saunders” a Diafragma
Campo de aplicación
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Válvula a tubo de elastómero
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Válvula en ángulo con salida de venturi.
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Válvula en ángulo de tres vías,
mezcladora
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Válvula en
ángulo de tres
vías divisora
.
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Este es el fin del primer modulo de cuatro que
componen el curso
Curso Válvulas de ControlAADECA 2005Ing. Eduardo Néstor
ÁlvarezINTRODUCCIONVISIÓN GENERALDEFINICIÓNLa Válvula en un Lazo
Realimentado de ControlDiagrama de bloques simplificado del lazoLa
Válvula en un Lazo Realimentado de ControlDiagrama P&I
(Velocidad de Respuesta)TIPOS DE VARIABLES EN EL LAZOTIPOS DE
VARIABLES EN EL LAZOSistema de ControlSistema de Contro lazo
abierto o cerradoControl de CaudalControl por Estrangulación y
AlivioClasificaciónRANGEABILITY & RESOLUCIÓNAplicaciones por
TipoValvulas Globo algunos tiposValvulas Globo Guía de
Jaula.Valvulas Globo Cuerpo DivididoValvulas Globo Sin BridaValvula
Globo Simple PortSimple asiento, macho torneado guiado superior.
(1”/10”)CHEAPEASYTO REAPAIRSimple asiento cuerpo dividido macho
torneadoSimple asiento y simple guia pollera reversibleValvulas
Globo con Guía Superior e InferiorValvulas Globo con Guía Superior
e Inferior este diseño es naturalmente balanceado.Buen
comportamiento frente a las vibracionCaracterísticas de las
VálvulasCaracterísticas de las VálvulasGuiado superior por jaula
macho torneadoGuía de Seleccion de Válvulas GloboGuía de Selección
de Válvulas GloboVALVULAS GLOBO CON GUIA DE JAULALa Tendencia
Actual en Vástago Deslizante.Globo Guiadas por JaulaVálvulas Globo
con Guía de JaulaVálvulas con macho guiado por jaula
balanceadoVálvulas usuales para aplicaciones especialesVálvula
“Saunders” a DiafragmaVálvula a tubo de elastómeroVálvula en ángulo
con salida de venturi.Válvula en ángulo de tres vías,
mezcladoraVálvula en ángulo de tres vías divisora.Este es el fin
del primer modulo de cuatro que componen el curso
