UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICAANTONIO JOSE DE SUCREVICERECTORADO DE BARQUISIMETO

PRACTICA 8COEFICIENTE Cv Y CARACTERISTICA INHERENTE DE UNA VALVULA DE CONTROL NEUMATICA

Integrantes:Bonilla LuisMorillo DanielHerrera MileidySeccin: 3

Noviembre, 2014Introduccin.

El buen rendimiento de las vlvula de control significa que la vlvula esta estable con toda la gama de operaciones del proceso, que no funciona cerca de una de sus posiciones de extremo, que tiene suficiente rapidez para corregir las alteraciones en el proceso y que no ser necesario volver a graduar los controles cada vez que vare la carga de este. Para alcanzar estos objetivos deben considerar factores como la caracterstica de la vlvula, la capacidad de cierre, ganancia instalada y la respuesta del actuador.

En la siguiente prctica el estudiante podr determinar el coeficiente Cv de una vlvula y la caracterstica inherente de la misma, realizando mediciones de presin y caudal en un banco de prueba equipado con una vlvula de control actuador neumtico.

Objetivos.

Calcular el coeficiente Cv de la vlvula de control con actuador neumtico, equipada con un posicionador. Obtener la caracterstica inherente de la vlvula de control.

Marco Terico.

La seleccin de una vlvula de control se hace tomando en cuenta los siguientes factores: Definicin de la funcin de la vlvula en el proceso. Caractersticas del fluido de circula por el sistema: presin, temperatura, volumen, viscosidad, densidad, propiedad corrosiva, tamao de la vlvula. Tamao de la vlvula. Caracterstica inherente de la vlvula. Costo, facilidades de instalacin y mantenimiento, etc.En la siguiente prctica se tratar lo referente al tamao y caracterstica de la vlvula.

Dimensionamiento o tamao de la vlvula de controlCuando se ha obtenido la asignacin de la cada de presin a la vlvula con la carga disponible en la bomba, se puede determinar el tamao de la vlvula de control. El tamao de la vlvula viene especificado por el coeficiente Cv (coeficiente de descarga) de la misma, el cual es definido como un ndice de capacidad que seala el caudal de agua a 60 F, medido en G.P.M, que pasara por la vlvula totalmente abierta con una diferencia de presin de 1 psi entre la entrada y la salida de la vlvula.

El coeficiente Cv se calcula entonces experimentalmente mediante la ecuacin de flujo:Q = f(x) Cv

Donde:Q: Cantidad de flujo en G.P.MCv: Coeficiente de flujo de la vlvula.f(x): Caracterstica inherente.P: Cada de presin a travs del lquidoGe: Gravedad especifica del lquido

La ecuacin anterior se aplica en la mayor parte de los clculos del coeficiente de descarga para lquidos. Hay factores de correccin adicionales para la configuracin de la tubera, para flujo estrangulado y numero de Reynolds.

Caracterstica inherente de la vlvula de controlEl obturador determina la caracterstica de caudal de la vlvula, es decir, la relacin que existe entre la posicin del obturador y el caudal de paso del fluido. La caracterstica de un fluido incompresible fluyendo en condiciones de presin diferencial constante a travs de la vlvula se denomina caracterstica de caudal inherente y se representa usualmente considerando como abscisas el porcentaje de caudal mxima bajo una presin diferencial constante y como ordenadas la carrera del obturador de la vlvula.

La caracterizacin del flujo en la vlvula tiene como objetivo principal indicar como vara la ganancia en la vlvula para compensar los cambios en la ganancia del proceso cuando cambian las cargas. As, una vlvula de alta ganancia tiene un cambio grande en el flujo con un cambio pequeo en la posicin del elemento.

Las curvas caractersticas se obtienen mecanizando el obturador para que al variar la carrera (x), el orificio de paso variable existente entre el contorno del obturador y el asiento configure la caracterstica de la vlvula. Las caractersticas pueden ser de los siguientes tipos: Caracterstica lineal: f(x) = x Caracterstica de raz cuadrada: f(x) = Caracterstica hiperblica: f(x) = Caracterstica de igual porcentaje: f(x) = x-1 Caracterstica de apertura rpida: f(x) = . x

Donde se define como el rango habilidad de la vlvula para mantener una caracterstica dada, se obtiene mediante: = En el siguiente grfico se presentan estas curvas caractersticas que permiten especificar una vlvula de control por la configuracin del trim (conjunto asiento, obturador y vstago).

Equipos a Utilizar Banco de prueba compuesto por un sistema de tuberas, tanque de suministro, vlvula manual, vlvula de control con actuador neumtico, indicador de presin, rotmetro. Instrumento comparador palpador (para medir desplazamiento)Procedimiento

1.- Identificar las caractersticas ms importantes de los elementos que conforman el banco de prueba.2.- Colocar el comparador palpador en el vstago, de tal manera que permita obtener el desplazamiento vertical del vstago de la vlvula al variar la presin del fluido.3.- Chequear que el posicionador de la vlvula est activado, utilizar un destornillador plano en caso de ser necesario un ajuste.4.- Permite el paso del fluido del tanque hacia el sistema de tubera a travs de la vlvula, controlando la presin de suministro por medio del indicador. Tomar nota del caudal a travs de la vlvula, manteniendo constantes P= 1 psi, Ge (H2O) =1, con la condicin f(x) = 1 que se asume para la vlvula completamente abierta. La cada de presin se mantiene constante controlando las mediciones en lo indicadores de presin PI-1 y PI-2. Realizar mediciones para las presiones de suministro indicadas (ver tablas). Medir en cada caso el desplazamiento del vstago a travs del instrumento comparador y el caudal por medio del rotmetro.5.- Calcular el coeficiente de descarga (Cv) experimental como el promedio aritmtico de los Cv calculados para las mediciones de caudal realizadas.6.- Obtener la caracterstica inherente de la vlvula a partir de la grfica7.- X: fraccin de la carrera del vstago =Y: fraccin del flujo a mxima apertura = 8.- Concluir con respecto a los objetivos de la prcticaDiagrama del Montaje

Tabla de Datos.

Mediciones de caudal y desplazamiento del vstago.Pc (psi)3691215

D (mm)03,671014

Q (gpm)00,31,5412,8

Datos para la construccin de la curva caracterstica.Pc (psi)3691215

D/ Dmx00,25710,50,71431

Q/ Qmx00,02340,11710,31251

Clculo del coeficiente de descarga (Cv)

; T= 60F

Donde:Q = Cantidad de flujo en G.P.MCv = Coeficiente de flujo de la vlvulaf(x) = Caracterstica inherenteP = Cada de presin a travs de la vlvulaGe = Gravedad especifica del lquido

P = 1 psi; Ge (H2O) 1; f(x) = 1

;

;

CONCLUSION:La curva caracterstica representada es del tipo de igual porcentaje.Se puede observar en la grfica anterior, que la fraccin caudal mximo (Q/Qmax) aumenta progresivamente al aumentar la fraccin de la carrera del obturador (D/Dmax) de la vlvula.Las vlvulas de control se utilizan en los procesos como sistemas automticos de control (nivel, flujo, temperatura, etc.) para variar el caudal del fluido y as modificar el valor de la variable medida.Todas las vlvulas tienen algo de histresis u onda muerta debido a la friccin en las empaquetaduras.El tamao de la vlvula viene especificado por el coeficiente de descarga (Cv) de la misma.El posicionador es un mecanismo utilizado para corregir el fenmeno de histresis de la vlvula.