Valvulas

12. VALVULAS DE CONTROL
12.1. INTRODUCCION
Los componentes de un lazo de control por retroalimentación son además del proceso, el sensor/transmisor de la variable de proceso, el controlador y el elemento de control final. Este último es un dispositivo construido para que ejecute la acción ordenada por el controlador y, según algunas características del proceso como el estado de los materialesque se manejan, se utilizan diferentes mecanismos como un motor eléctrico o una válvula automática de control. A continuación se describe la dinámica de una válvula de control, las consideraciones usuales y las características que la especifican

12.2 DESCRIPCION DE UNA VALVULA DE CONTROL
La Figura 12.1 muestra un esquema simplificado de una válvula de control neumática donde se aprecia que esun mecanismo formado, esencialmente, de un bloque de masa W en lb, un resorte de constante de elasticidad de Hooke, K en lbf/pie, y un mecanismo de amortiguación viscoso desarrollado entre la masa que se mueve y el fluido que atraviesa la válvula.

Figura 12.1. Válvula de control neumática Esquemáticamente, una válvula de control se describe como un mecanismo compuesto de dos partes denominadas,el actuador y el cuerpo de la válvula. El

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actuador es la parte superior o carcasa que encierra al diafragma y el resorte adjunto, con el diafragma conectado al vástago. El cuerpo de la válvula o asiento es el bloque a través del cual se mueve el líquido desde la entrada hasta la salida con un flujo que depende del tamaño de la abertura permitido por el vástago y su plomada. Se deduce dela Figura 12.1, que cuando se produce un cambio en la presión sobre el área diafragmática, el vástago se desliza junto con la plomada ensamblada en su extremo y se efectúa un cambio en el tamaño de la abertura a través de la cual se permite el paso de un fluido desde la entrada hasta la salida de la válvula. Es decir, la magnitud del flujo del fluido a través de la válvula depende de la fracciónde la abertura total disponible.

12.3 Acción de una Válvula de Control (Posición de Falla)
Al especificar una válvula de control, la primera pregunta que debe hacerse el ingeniero es ¿Qué debe hacerse con la válvula si falla la energía?. Esta pregunta se relaciona con la Posición de Falla o con la Acción de la Válvula. La principal consideración al responder esta pregunta es, o debería ser, laseguridad. Es decir, decidir si ante una falla de energía la posición más segura de la válvula es que se coloque en una situación completamente cerrada o completamente abierta. Cuando la posición más segura de la válvula es la completamente cerrada, el ingeniero debe especificar una válvula de Falla Cerrada (Fail-Closed, FC). En este tipo de válvula, el mecanismo requiere que se le suministreenergía para que abra, razón por la cual también se le llama Válvula de Aire para Abrir (Air-toOpen, AO). La Figura 12.2a muestra un esquema de una válvula de falla cerrada

(a)

(b)

Figura 12.2. Válvulas de (a) Falla Cerrada y (b) Falla Abierta

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La Figura 12.2b muestra una válvula de Falla Abierta (Fail-Open, FO), es decir, para cuando lo mas seguro es que la válvula, ante una fallaenergética, se encuentre completamente abierta. En este tipo de válvula, el mecanismo requiere que se le suministre energía para que cierre, razón por la cual también se le llama Válvula de Aire para Cerrar (Air-to-close, AC)

12.4 Capacidad de una Válvula de Control
El tamaño de una válvula de control se especifica por la capacidad del flujo de fluido que permite a través de la abertura delasiento en el cuerpo de la válvula. Como quiera que una válvula de control es, simplemente, un orificio con área de flujo variable, los principios básicos que regulan el flujo a través de un orificio facilitan las fórmulas para calcular el flujo de fluido a través de una válvula de control. Estas ecuaciones han sido deducidas según que el fluido se encuentre en fase líquida o vapor y se conocen...