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Curso de válvulas de Control

RESUMEN CURSILLORESUMEN CURSILLORESUMEN CURSILLORESUMEN CURSILLO


El concepto de Válvula de control de compuerta deslizante parte del Principio de una unidad funcional, compuesta por un disco, uno deslizante (función de obturador) y otro fijo (función asiento) y un anillo de alojamiento. Ambos presionados uno contra otro y montados en un cuerpo de válvula tipo wafer. El anillo enganchado al eje, el cual posiciona para funciones de control.


Ventajas GS vs. válvulas de control de asiento.

Normalmente abierta y cerrada solo girando 180º disco deslizante. No cambio en el servo.

En determinados procesos, es requerido que a fallo de tensión, la posición de reposo en una válvula sea abierta o cerrada. En una válvula de globo tradicional, es necesario desmontar el servo e invertir los muelles para cambiar el sentido de la presión sobre el diafragma

Estanqueidad Clase VI estándar incluso para 300ºC metal/metal. No necesidad juntas blandas.

La estanqueidad de una válvula viene definida por el tanto por cien del porcentaje de fuga respecto al Cvs de la válvula, esta según la norma ANSI y DIN son seis clases representada de la sgte manera: I; II ; III; IV; V ; VI III: 0,5% IV: 0,01% V: 0,001% VI: 0,0001% Las Válvulas de Globo poseen una estanqueidad de clase IV, por lo cual si queremos que esta válvula sea de una estanqueidad mayor, en este caso clase VI, se debe colocar junta blanda, tomando en cuenta que por ser de juntas elastoméricas, estará limitada a los procesos donde la temperatura sea mayor, incluso condiciones del fluido y determinadas presiones. En la GS, el disco deslizante , baja 0,5 mm sobre el pto de cierre y a mayor presión diferencial (∆P), por su diseño, el fluido empuja un disco contra otro aumentando su estanqueidad y finalmente por ser de cierre Metal-metal puede trabajar hasta una temperatura de 300 ·C .

Ejemplo Samson / Ari vs. GS DN50 Cvs : 40 m3/h = 0,01 % → 40 x 0,01 = 0,004 m3/h ≈ 4 L/H 100 DN50 Cvs : 45 m3/h = 0,0001 % → 45 x 0,0001 = 0,000045 m3/h ≈ 0,045 L/H≈ 100 ( 45ML)

Válvula de cierre y control en una sola. No es necesario cambio de obturador. En Procesos donde la regulación se efectué a través de válvulas de globo, se coloca una de control (obturador parabólico y Clase IV) y otra de Todo o nada (Obturador plano; Clase VI). Esto sencillamente es porque la de la globo no es totalmente estanca y se colocaba en serie con una todo o nada para asegurar que en la línea de proceso no se crearan fugas.


Corta carrera 8,5 mm. en 6”. Velocidad de actuación muy alta. Procesos de rápida variación de carga.

Lo que quiere decir que esta válvula debido a su diseño, se posiciona con mayor velocidad ya que a menor espacio mayor velocidad de respuesta, partiendo de un concepto básico que es V= D/T .Puntualizado un ejemplo: Globo Gs ½ “ → DN15 →20mm → 4,5 mm 6” → DN150 →80mm →6,5 mm

Disco no cierra contra el fluido, sino que lo secciona, por lo que precisa el 90% de la fuerza utilizada en v. globo.

En las Válvulas de globo, el obturador cierra contra la dirección del fluido y necesita mayor fuerza para vencer la presión diferencial. En cambio en la GS, el fluido pasa casi lineal, tomando en cuenta que al ser de diseño de compuerta deslizante, no necesita vencer tanta presión diferencial, teniendo actuadores muchos mas pequeños lo que conlleva que el consumo de aire es mucho menor, necesitando un 90% menos de fuerza que una válvula de globo.


Cambio de Cv cambiando sólo el disco fijo, en 1” se pueden escoger entre 8

tipos de Cvs. Rápido y sencillo. Ante todo, se debe definir lo que llamamos Kv, corresponde a la cantidad de caudal de agua a 20 ·C ( m3/h) que fluye a través de una válvula con una ∆P de 1 bar entre la entrada y la salida a un porcentaje de apertura de la válvula Una válvula de control, para trabajar correctamente, debe regular al 50% y 70% de apertura. Para esto es muy importante calcular el valor Cvs de la válvula. Schubert Salzer en su diseño de Válvula de control GS, sin necesidad de variar el obturador (es el caso de una válvula de globo), sólo variando el disco fijo, puede obtener hasta 12 Cvs distintos en 1”.


Muy sencilla de mantener, en caso de desgaste o daño, cambio de unidad rápido. No se precisa cambio de cuerpo o mecanizado de asiento

El mantenimiento de esta válvula se centra en la unidad funcional (disco fijo, disco móvil, anillo de alojamiento).Reduciendo costes, ya que no es necesario mecanizar cuerpos ni cambio de asientos como en la válvulas de globo.

Peso y Tamaño. Fracción de una válvula de globo. Debido al diseño GS, y tipo wafer, el servo es menor ya que la presión diferencial que tiene que vencer es menor, y su peso es prácticamente, en algunos DN, 20 veces inferior al de una de globo. Ejemplo:

Excelente comportamiento frente a la cavitación, no se dañan las partes internas. La cavitación es un fenómeno que se produce sólo en fluidos. Debido al estrangulamiento del mismo se aumenta la velocidad, disminuyendo drásticamente la presión por debajo del punto de saturación, produciendo un cambio de estado del fluído a gas. Este al recuperar su estado a líquido, implosiona, produciendo el fenómeno físico llamado cavitación. Debido a su diseño de compuerta deslizante, al estrangular el fluido, en caso de producirse cavitación, este se produce aguas abajo .El fraccionamiento del fluido forma parte del diseño Standard de nuestra válvula. Así las implosiones no afectan al cuerpo de la válvula como es el caso a las válvulas de globo. En una válvula de globo se ha de variar el obturador, instalando en este una jaula anticavitación, para fraccionar el fluido.

15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200

Válvula GS

Válvula Globo

5,3 6 6,8 10,4 14,1 16,6 27,8 33,554,6

90,9

150,9

350

5,9 6 6,2 6,5 6,7 7,9 8,7 9,3 12,7 14,9 16,432

0

50

100

150

200

250

300

350

Wei

ght k

g

Size DN

Válvula GS Válvula Globo


Régimen casi laminar, muy pocas turbulencias. Una vez más por su diseño constructivo, se produce menor desgaste de la válvula, y además al no generar turbulencias, disminuye la ruidosidad.


Versiones Regulación neumática con Regulación neumática posicionador analógico ( 8020) con posición digital ( 8043) Actuador eléctrico EExdIICT6 Válvula Todo/ Nada (8033) (8041) Válvula Reductora Válvula Manual de Regulación ( 8010) ( 8051)


Válvulas GS: Datos Generales Tipo de Asientos (Discos)

Diseño Contrucción tipo wafer

Tamaños ½“ - 8“

Valores Cvs Cv 0.046 – 626 g (USA)/min.

Ratings ANSI #150, #300 and #600

Temperaturas de trabajo Acero Carbono -10 °C to + 300 °C Acero Inox. 316 Ti -60 °C to + 350 °C Acero Carbono WC6 -10 °C to + 530 °C

Temperatura ambiental - 10 °C to + 80 °C

Rentabilidad 40 : 1

Fuga al cierre Carbon/Inox. VI <0,0001% de valor Cvs Inox./Inox. V <0,001% de valor Cvs

UNIDAD Carbono - Acero Inoxidable Carbono reforzado /Acero inoxidable

Unidad STN2

Disco Fijo Acero Inoxidable Estillitado Acero Inoxidable Estillitado Acero Inoxidable EstillitadoDN 15 - 80: Estillite puroDN 100 - 150: Acero Inoxidable 1.4305, capa de estillite

+ muy bajo nivel de fricción + muy bajo nivel de fricción + Mayor coeficiente de fricción que el carbono

+ Clase VI Estanqueidad mayor que el 0,0001% del valor Cvs

+ Clase VI Estanqueidad mayor que el 0,0001 % del valor Cvs

+ Clase V Estanqueidad mayor que el 0,001% del valor Cvs

+Resistencia química universal + Resistencia química universal

+ Mayor resistencia al desgaste con muy altas AP

+Precio muy económico + Insensible a cualquier glope de ariete

+ Irrompible

+ Mayor estabilidad de los cantos

Gases, líquidos y vapor. Vapor o líquidos.Con vapor procesos en continuo sin riesgo de golpes de ariete superiores a 40 bar.

Cavitación incipiente Pequeños sólidos en suspensión

Aplicaciones típicas Gases, líquidos y vapor

Disco Deslizante Carbono metalicamente impreganado de Antimonio

Carbono reforzado de Fibra (Patente)

Características


Características de caudal de válvulas de regulación

Característica inherente

Se denomina característica inherente de una válvula, f(x), a la relación entre la

posición relativa del vástago, y por tanto la apertura relativa de la válvula, y el caudal

que circula, a pérdida de carga constante. Esta variable depende fundamentalmente del

diseño del disco deslizante. Generalmente se expresa de modo gráfico, en forma de

curvas que representan fracción de caudal máximo que circula vs. fracción de

desplazamiento máximo del eje. Como muestra la Figura 2, el comportamiento de la

válvula GS puede presentar 3 tipos de Características Inherentes de paso, siendo la

modificada lineal la más común.

FIG.2


Histéresis de una Válvula

Las válvulas cuyo comportamiento no es absolutamente lineal, presentan,

frecuentemente, fenómenos de histéresis, que consisten en la diferencia entre los valores

de caudal obtenidos para los mismos valores de posición de actuador (y por tanto, de

apertura de la válvula) cuando se realizan

barridos de estos valores en sentido creciente

y decreciente. La Figura 3 representa un

ciclo de histéresis genérico de una válvula

neumática con característica isoporcentual.

Sin embargo, esta histéresis es

bastante sensible al intervalo de presiones o

caudales de la corriente que la válvula

manipula, como en general lo es la

característica de la válvula. Así, la histéresis

que presentan la mayoría de las válvulas

empleadas en la industria es relativamente

pequeña o, al menos, admisible, siempre que

dicha válvula se utilice dentro del rango de presión para los que fue diseñada, por lo que

su selección debe hacerse cuidadosamente para que la calidad del control sea la

esperada.

0 20 40 60 80 1000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

P (bar)

Apertura de la válvula (%)

Figura 3. Ciclo de histéresis.

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