Valvula neumatica

Control e Instrumentación de Procesos Químicos
CARACTERIZACIÓN DE UNA VÁLVULA NEUMÁTICA
1. INTRODUCCIÓN
El elemento final de control es uno de los componentes fundamentales de un lazo de control por retroalimentación . Su función es actuar sobre la variable manipulada, regulando un caudal de entrada de materia o energía al proceso, en una magnitud relacionada con el error que presente en cadamomento la variable controlada. La relación entre el error y la magnitud de la actuación la establece un controlador que opera sobre la base de determinados algoritmos matemáticos.
En cualquier instalación industrial pueden encontrarse elementos finales de control muy diversos, como bombas, compresores, reóstatos, etc. Pero, sin lugar a dudas, el elemento más frecuente son las válvulas. Elsistema de accionamiento de las válvulas automáticas, denominado actuador, puede ser eléctrico o neumático.
Debido a su distinto principio de funcionamiento, las válvulas equipadas con actuadores neumáticos y eléctricos presentan ciertas diferencias en su operación que las hace aplicables en diferentes situaciones.
En general, los actuadores eléctricos (especialmente los electromecánicos) sonsistemas de respuesta lenta pero que alcanzan gran precisión. Por el contrario, los sistemas neumáticos son mucho más rápidos pero menos precisos. La elección de uno u otro sistema vendrá condicionada, entre otros aspectos por la dinámica que presente el sistema en el que la válvula se encuentre.
Las válvulas neumáticas son masivamente utilizadas en la industria para la regulación del caudal de todotipo de fluidos por su sencillez técnica y bajos costes de adquisición, instalación y mantenimiento.
1.1. Válvulas con actuador neumático de diafragma
Por su bajo coste y gran variedad de aplicaciones a las que puede hacer frente, las válvulas neumáticas de diafragma son los elementos finales de control más empleados en la industria química. El actuador consiste en una cámara que contiene undiafragma flexible y un muelle de retorno, que desplazan el vástago al deformarse el diafragma por efecto de la presión de aire de servicio. Esta presión constituye la señal de control. Se distinguen cuatro grandes tipos de estas válvulas, en función del lado por el cual el diafragma reciba la presión de control (acción directa o inversa) y de que un aumento de esta presión provoque la apertura o elcierre de la válvula (aire para abrir o para cerrar).
1.2. 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 deldiseño del obturador. Generalmente se expresa de modo gráfico, en forma de curvas que representan fracción de caudal máximo que circula vs. fracción de desplazamiento máximo del vástago.

Característica instalada
La curva característica inherente de una válvula no representa su comportamiento real cuando es instalada en un circuito determinado. Esta curva se deforma en función de la relaciónentre la pérdida de carga en la válvula y la pérdida total en el circuito en el que se encuentra, definiéndose entonces la característica instalada, f’(x). Ambas características serán iguales cuando toda la pérdida de carga se deba a la válvula.

1.3. Histéresis
Las válvulas cuyo comportamiento no es absolutamente lineal, presentan, frecuentemente, fenómenos de histéresis, que consisten en ladiferencia 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.

Figura 3. Ciclo de ffhistereishistéresis.

1.4. Dimensionamiento de válvulas
El dimensionamiento de válvulas de control tiene como objetivo seleccionar el tamaño nominal de la...