pi415 cap 8 valvulas

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PRESENTACIÓN: Ing. Emerson Collado DominguezIng. Magali Camila Vivas Cuellar

Área de Automatización y Control de Procesos

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VALVULA DE CONTROL

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VÁLVULA DE CONTROL

Es definida como una restricción variable al flujo.La válvula es el elemento de control final de un circuito de control y actúa sobre la variable manipulada a fin de minimizar los cambios de la variable controlada con respecto a su valor deseado.

La selección de la válvula requiere un buen conocimiento del proceso mismo.Una válvula de control no será la optima para un sistema que utiliza un elemento primario distinto

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SEGÚN EL DISEÑO DEL CUERPO Y EL MOVIMIENTO DEL OBTURADOR

Obturadores de movimiento lineal-Válvula de globo-Válvula en ángulo-Válvula de tres vías: mezcladora y diversora-Válvula de jaula -Válvula de compuerta-Válvula de cuerpo partido-Válvula Saunders-Válvula de comprensión

Obturadores de movimiento circular-Válvula de mariposa-Válvula de bola-Válvula de macho-Válvula de orifico ajustable-Válvula de flujo axial

CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULA DE CONTROLLas válvulas de control pueden ser clasificadas según se consideren su característica de flujo, según la forma y disposición de los elementos contenidos en el cuerpo de la válvula.

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Obturadores de movimiento lineal

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Obturadores de movimiento circular

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PARTES DE UNA VALVULA DE CONTROL

• La válvula esta compuesta por tres subconjuntos fundamentales :a.-El actuador o servomotorb.-El cuerpo y partes internas.c.-Los accesorios.

• EL ACTUADOR O SERVOMOTOR: Tiene una misión de producir la fuerza necesaria para provocar un cambio en la carrera de la válvula respondiendo a una señal proveniente del controlador.• Estos actuadores pueden ser:neumáticos, eléctricos e hidráulicos.

• Los actuadores neumáticos son los mas utilizados y para comunicarse con los controladores electrónicos se incorpora un transductor I/P, con señal de 4-20mA y entrada de 3-15 PSI.• Los actuadores pueden ser directos o inversos según la señal del aire. Será directo (air to close) o inverso (air to open ).

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•EL CUERPO Y LAS PARTES INTERNAS : Es la parte en contacto con fluido y regula el flujo de paso del fluido en función de la posición del obturador, siendo esta modificada por la fuerza del actuador. Los accesorios mas comunes son :– Posicionadores :Eliminan la posibilidad de histéresis, es decir, de todo efecto que no permite aclarar adecuadamente la válvula.– Transmisor : Emite una señal de salida proporcional a la posición del obturador de la válvula.– Convertidor : convierte la señal electrónica en señal neumática la que es usada para operar la válvula.

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POSICIONADOR

Es el dispositivo que compara la señal de entrada con la posición del vástago y si ésta no es correcta envía aire al servomotor o bien elimina en el grado necesario para que la posición del vástago corresponda exactamente o bien sea proporcional a la señal neumática recibida.

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SEGÚN LAS CARACTERISTICAS DEL FLUJOA.- Válvulas de sensitividad decrecienteB.-Válvulas de sensitividad lineal.C.-Válvulas de sensitividad creciente

La sensitividad de la válvula está definida como la razón de cambio de flujo con respecto a la posición de la válvula.

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•En válvula de sensitividad creciente se habla del termino “igual porcentaje”, se refiere a una válvula que produce un cambio en la cantidad de flujo por unidad de cambio en la posición del vástago, que es proporcional a la cantidad que fluye antes de que se haga el cambio ; asícuando la cantidad de flujo es pequeña, el cambio en la cantidad de flujo es grande.•En una válvula con características lineales, el flujo es proporcional al movimiento del vástago. Por ejemplo, un movimiento de 50% del vástago cambia la cantidad de flujo en un 50% de la cantidad de flujo máximo.

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Acción por Falla de AireLas válvulas operan en señal neumáticas y esta actúa sobre un sistema diafragma resortes balance de fuerza entre fuerza correspondiente a la señal de presión, la fuerza del resorte, fricción determinan que la válvula se abra o cierra.Dos tipos de arreglos son conocidos: El primero (Air to close) se caracteriza porque en caso de falla en el suministro de la señal de presión, la válvula se abre totalmente; el segundo (Air to open) en caso de falla de aire la válvula se cierra totalmente.

AIR TO CLOSESe caracteriza porque en caso de falla en el suministro de la señal de presión, la válvula se abre totalmente. Se usa en:-Servicio de control de flujo de la carga a hornos-Servicio de control de presión-Servicio de reflujo-Servicio de enfriamiento

AIR TO OPENSe caracteriza porque en caso de falla en el suministro de la señal de presión la válvula se cierra totalmente. Se usa en:-Servicio de control de flujo de la carga a unidades de proceso-Servicio de control de flujo de los productos de la unidad-Regulación del suministro de calor-Control de Nivel

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DISEÑO DE VÁLVULA DE CONTROL

Datos que se requieren:

-Caudal mínimo, normales y máximo de operación-Presión de entrada y salida de la válvula, temperatura de operación.-Caída de presión a válvula abierta o cerrada

-Características del flujo a controlar:para líquidos (con respecto al agua) hasta 200ºF emplear Sp-Gr a 60 ºFpara gases con respecto al aire a condiciones estandar(14.7 psia) y 60 ºF

-Normas y tamaños de la tuberia-Condiciones ambientales: temperatura, humedad, corrosividad, etc..

Q = Cv √ (∆ Pv / G) , Cv : galones/min de aguacuando ∆ Pv es 1 psi

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ECUACIÓN DE DISEÑO

CV PARA LIQUIDOS:

Q = Cv √ (∆ Pv / G) ,

Donde Cv, es el número de galones por minuto de agua que pasa a través de la válvula cuando la caída de presión (∆ Pv) es 1 PSI.

RANGEABILIDAD INHERENTE: Es definida como una propiedad de unaválvula de control y consiste en la relación del máximo flujo controlable al mínimo flujo controlable:

R = Cv max / Cv min

Esta rangeabilidad no es alterada por las condiciones operativas, caída de presión; solo varia con el tipo de cuerpo ( tipo de asiento + obturador) Así una válvula cuyo porcentaje de flujo mínimo es de 2% y el porcentaje de flujo máximo controlable es de 100% tendrá una rangeabilidad de 100/2 o también 50: 1.

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RANGEABILIDAD OPERATIVA: Es la relación del coeficiente de flujo de la válvula calculado a las condiciones de operación máxima al calculado paralas condiciones de operación de flujo minimo.

Ro =( Cv max / Cv min ) oper

Ro < R

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CV PARA GASES:Coeficiente Cv según FOXBORO

Cv = ( Q / 1360 ) √ (Tf · G /∆ P · P2)

Donde:Q = Flujo volumétrico (pies cubicos estándar por hora)Tf = Temperatura del fluido (°R)P2 = Presión absoluta a la salida de la válvulaG = Gravedad especifica respecto al aire∆ P = Presión diferencial PSICv = Coeficiente de la válvula, definido de la misma forma que para

líquidos

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CV PARA STEAM Y VAPOR:Coeficiente Cv según FOXBORO

Cv = ( W / 63.3 ) √ (v /∆ P )

Donde:W = Flujo de vapor (Lb/h, libras por hora)∆ P = Caida de Presión PSICv = Coeficiente de la válvula

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CV PARA GASES:Coeficiente Cv según FLUID CONTROL INSTITUTE (Adoptada porválvulas Masoneilan)

Cv = ( Q / 963 ) √ (T · G /((P1 – P2)(P1 + P2))

Donde:Q = Flujo volumétrico, SCFH (pies cubicos estándar por hora)T = Temperatura de operación (°R)P1 y P2 = Presión absoluta de entrada y salida de la válvula (PSIA)G = Gravedad especifica respecto al aire

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CV PARA GASES:Coeficiente Cv según KENT

Cv = ( 7.48 Q1 · G1 ) / (GA · ∆ P ) 1/2

ó

Cv = ( W ) / (500 (GA · ∆ P ) ½ )

Donde:G1 = ρ1 / 62.4 ρA = (ρ 1 – ρ2)/Ln(ρ 1 /ρ 2)ρ 1 = Densidad gas a la entradaρA = densidad promedioW = Flujo de vapor (Lb/h, libras por hora)∆ P = Caida de Presión PSIQ1 = (pies cubicos estándar por minuto)

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CV SEGÚN LESLIE:

AIRE & GAS

Cuando P2 es ½ de P1 o menorCv = ( SCFH ) √ Sp.Gr (460+°F) / (834 · P1 )

Cuando P2 es más de ½ de P1Cv = ( SCFH / 963 ) √ Sp.Gr (460+°F) / ( (P1-P2)(P1+P2) )

STEAMCuando P2 es ½ de P1 o menorCv = ( Lb/H ) ( 1 + 0.0007 (°F SOBRECALENTADO) ) / (1.8 · P1 )

Cuando P2 es más de ½ de P1Cv = ( Lb/H ) ( 1 + 0.0007 (°F SOBRECALENTADO) ) / ( 2.1 √ ( (P1-P2)(P1+P2) ) )

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CV SEGÚN LESLIE:

PARA VAPOR SATURADOCuando P2 es ½ de P1 o menorCv = ( Lb/H ) / (0.86 K · P1 )

Cuando P2 es más de ½ de P1Cv = (Lb/H ) / K √ ( (P1-P2)(P1+P2) )

PARA LIQUIDOSCv = ( GPM ) √ (Sp.Gr /∆ P )

Donde:P1 = Presión de entrada, PSIAP2 = Presión de salida, PSIASCFH = Pies cubico aire/H (14.7 psia, 60°F)Sp.Gr AIRE=1 AGUA=1GPM = Galones / min a temperatura fluido

K CONSTANTE DE VAPOR

VAPOR KSTEAM 2.1FREON 12 7.1FREON 11 7.4FREON 14 8.4FREON 114 8.3DOWNTHERMA 5.6AMMONIA 2.7

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