Slide 1 of 57. Válvulas de Control

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1 Slide 1 of 57 Válvulas de Control

2 Objetivos Dimensionar y Seleccionar Válvulas de Control Escribir una Especificación en hoja de datos (Data Sheet) Interpretar una Especificación (Data Sheet) Slide 2 of 57

3 Curso - Parte 1 Típico lazo de control Tipos de válvulas de control Ratings - ANSI Clase Conexiones Bonetes y empaquetadura Característica de Flujo Slide 3 of 57

4 Curso - Parte 2 Clase de fuga (Leakage classes) Coeficiente de Flujo,, Cv Recuperación de Presión - Cavitación, flasheo Relación de Cv Ruido (Noise) Bases de Actuador Slide 4 of 57

5 Típico Lazo de Control de Presión (Neumático) Posicionador 3-15 PSIG Suministro 2715 PC Supply 50 PSIG TANQUE P 1 = psig Vapor Slide 5 of 57

6 Qué es una Válvula de Control? Es el elemento final de control dentro de lazo de control, que modula en función n de una señal externa aplicada en el actuador. Características: Es parte de un sistema Es dependiente Válvula y actuador Slide 6 of 57

7 Tipos de Válvulas de Control Recíprocas (mov.. Lineal) Rotativas (mov. Rotatorio) Slide 7 of 57

8 CLASIFICACIÓN VÁLVULAS DE CONTROL CONTROL VALVE LINEAl o RECIPROCA ROTATIVA Globo Angulo Diafragma Compuerta Obturador Exent Completa (Rotativo Globo) Segmentada Corte en V FTC 3-Vias FTO Slide 8 of 57 Mezcladora Diversora Std. Lineal Cuerpo Std. Cuerpo partido Doble Asiento Semi-Balanceada Simple Asiento Balanceada FTC Nobalanceada FTO Nobalanceada FTC Cubierta Sin cubierta Asiento Metalico Mariposa Exentrica (Hi-Performance)

9 Válvulas de Control Recíprocas Guiada Tope y Fondo Doble asiento Balanceada Slide 9 of 57

10 Válvula de Control Recíproca Guiada en Tope Asiento único Desbalanceada Slide 10 of 57

11 Guiada Tope Desbalanceado, no balanceado en obturador Asiento único Slide 11 of 57

12 Válvulas de Control Recíprocas Guiado en Jaula Asiento único Balanceada Slide 12 of 57

13 Puerto Balanceado Anillo Sello Slide 13 of 57

14 Válvulas de Control Rotativas Mariposa Disco Plano Disco Reverso Disco exéntrico Slide 14 of 57

15 Válvulas de Control Rotativas Esfera Esfera segmentada Paso total Slide 15 of 57

16 Válvulas de Control Rotativas Obturador Exéntrico Slide 16 of 57

17 Ratings - ANSI Clases ANSI B Class 300 Class 600 Class 900 Class 1500 Class 2500 Class Clases Especiales Slide 17 of 57

18 Tipos de Conexiones Bridas Raised Face Tipo Ring Joint Slide 18 of 57

19 Tipos de Conexiones Butt Weld Roscadas Socket Weld Slide 19 of 57

20 FLOW FLOW Bonetes y Empaquetaduras 3 4 O S 3 4 S O Slide 20 of 57

21 Bonetes y Empaquetaduras Bonete Extendido Bonete Estandar Slide 21 of 57

22 ANSI/FCI 70-2 Clase de Fuga Class I Class II Class III Class IV Class V Class VI sin procedimiento de prueba 0.50 % of rated Cv (aire) 0.10 % of rated Cv (aire) 0.01 % of rated Cv (aire) ml/min de agua por inch de dia. de orificio por psi ml/min por dia. orificio (aire) Slide 22 of 57

23 ANSI / FCI 70-2 Class II, III, IV Class V Class VI Test medio : 50 psig aire a º F Test medio : Agua a º F Test a la máxima presión diferencial Test medio : 50 psig aire a º F Slide 23 of 57

24 Característica de Flujo Inherente Lineal 80 Igual % LINEAR % CV EQUAL PERCENTAGE QUICK OPENING Apertura rápida % TRAVEL Slide 24 of 57

25 Slide 25 of 57 Dimensionar Válvula de Control

26 Ecuación ISA, Líquido - Cv q = gpm N 1 = 1.0 C = F p = 1.0 (no reducers) v G f = gravedad esp. P 1 = presión de entrada, psia P 2 = presión de salida, psia Cv = coeficiente de flujo de la válvula (adimensional) q N F P G P 1 p 1 2 f Slide 26 of 57

27 Dimensionar Válvula de Control C V El número de U.S. galones de agua a 60 F que pasarán a través de una dada restricción de flujo con una caida de presión de 1 psi en un minuto. Slide 27 of 57

28 Líquido No-Vaporizado Sin Corrección de Reducción C v = q P G f P 1 2 q = C v P P 1 2 G f Slide 28 of 57

29 Relación de Cv Cv Ratio = Max. Controlable Cv Min. Controlable Cv Slide 29 of 57

30 Slide 30 of 57 Dimensionar Válvula de Control

31 Dimensionar Válvula de Control Recuperación de Presión P1 P2 PRESSURE Pvc Slide 31 of 57

32 Dimensionar Válvula de Control F L, Factor de Recuperación de Presión del Líquido F L = P 1 - P 2 P 1 - P vc Slide 32 of 57

33 Dimensionar Válvula de Control Recuperación de Presión P1 P2 PRESSURE LOW HIGH Pvc Slide 33 of 57

34 Baja recuper., alto F L Alta reuper., bajo F L Slide 34 of 57

35 Dimensionar Válvula de Control PRESION de VAPOR La Presión de Vapor de un fluido es la única Presión en la que, para una temeperatura específica, Un líquido y su vapor pueden existir en equilibrio. A una presión más alta el fluido será líquido. A una presión más baja el fluido será vapor. Slide 35 of 57

36 Dimensionar Válvula de Control PRESION DE VAPOR AGUA TEMPERATURA PRESION de VAPOR F PSIA 93ºC ºC ºC OTROS FLUIDOS PRESION de VAPOR PRESION A 200 F FLUIDOS PSIA AGUA 11.5 ETANOL 25.7 CLORO 496 AMONIACO 793 Slide 36 of 57

37 Dimensionar Válvula de Control P1 CRITICAL P2 PRESSURE Pv Caída de Presión Efectiva = P 1 - F F P v CAVITACION Slide 37 of 57

38 Dimensionar Válvula de Control P1 CRITICAL PRESSURE Pv P2 Flasheo Slide 38 of 57

39 Slide 39 of 57 Dimensionar Válvula de Control

40 Flujo Choked de Líquido Vaporizado F LP = Combina recuperación de presión y factor geométrico de la cañer ería P Efectivo = P 1 - F F P V F F = Factor de presión crítico de líquido Slide 40 of 57

41 Dimensionar Válvula de Control ECUACION FLUJO COMPRESIBLE lbs/h w = x = x t = Y = 63.3 F p C V Y xp 1 γ 1 P P 1 Factor relación Caída de Presión 1 - x 3F k x t (Y Limits ) Slide 41 of 57 Y = γ 1 = F k = Factor de Expansión Peso Específico de entrada, lbs/ft. 3 Factor relación de calor específico = k/1.4

42 Slide 42 of 57

43 Comparación de Nivel de Presión de Sonido y Otros Sonidos 140 dba 130 dba 120 dba 110 dba 100 dba 90 dba 80 dba Proximimidad a un avión jet Llanto de pena Largos martillazos Cercanía a un tren en movim. Exterior del auto en autopista Voz gritando Interior de un auto a alta velocidad Slide 43 of 57

44 Ruido Aerodinámico IEC PART 8 La Norma se basa en un numero de Mach máximo numero menor de 0.33 (o 1/3 Mach) Slide 44 of 57

45 Lpae.1m Un Nivel de Sonido tomado a 1m (3 ft) aguas abajo y 1m (3 ft) desde la superficie de la cañer ería, dba Slide 45 of 57

46 Ruido Hidrodinámico IEC PART 8 Ruido mayormente debido a Cavitación Slide 46 of 57

47 Factores principales que Afectan Ruido Caudal, Cv Requerido Tipo de Válvula Caída de Presión, Relación de Presión Slide 47 of 57

48 Otros Factores Afectan el Ruido Espesor de Cañer ería (Schedule) Velocidad de salida Ciclos de trabajo Slide 48 of 57

49 Ruido - Fuente Tratamiento Reducción de Ruido a través de Estilos de Válvulas y Diseño de internos (Trim) (1) Simple Etapa(Single-stage LO-DB) (2) Doble-Etapa (Double stage LO-DB) (3) Multi Etapa (Multi-stage LO-DB) Slide 49 of 57

50 RUIDO - PASOS TRATAMIENTO Reduce el Ruido después que es Generado (1) Mayor espesor de Pared de caño (schedule) (2) Aislación Acústica (3) Aislación Térmica (4) Placas LO-DB y cartuchos (cartridges) (5) Silenciador Estático tico Slide 50 of 57

51 Slide 51 of 57 ACTUADORES NEUMATICOS

52 Qué es un Actuador? Elemento que Opera la Válvula Abre / Cierra / Posiciona la Válvula Se Opone a Fuerzas No balanceadas de válvula Se opone a Fuerzas de Fricción Provee Carga en Asiento para Cierre completo (Shut-Off) Slide 52 of 57

53 Tipos de Actuadores Resorte Diafragma Pistón/ Cilindro Eléctrico Electro-Hidr Hidráulico Slide 53 of 57

54 Actuador Multi Resorte Directo Reverso Slide 54 of 57

55 Rangos Actuador Carrera Inicial 3 psi Carrera Final 15 psi Carrera Inicial 21 psi Carrera Final 45 psi Slide 55 of 57

56 Actuador Fuerza Neta Acción Directa Fuerza Neta = (P s -P f )A f Fuerza Neta expresada en `lbs (ft lbs) P S Presión de Suministro lbs/in 2 P f = Resorte Final, lbs/in 2 A f = Areza Final ex: P f = 15 psig A f = 97in 2 presión sumi = 30 psi Fuerza Neta = (30-15)(97)=1455 lbs Slide 56 of 57

57 Actuador Fuerza Neta Acción Inversa Fuerza Neta - (P i A i ) Fuerza Neta =`lbs P i = Resorte Inicial lbs/in 2 A i = Area Efectiva,, in 2 ex: P i = 3-3 psig A i = 115 in 2 Fuerza Neta = (3) (115) = 445 lbs Slide 57 of 57

58 Presión de Cierre (Shut-Off) CONSIDERA MAXIMA PRESION de ENTRADA BAJANDO A CERO P 1 - P 2 = P 1 donde P 2 = 0 psig Slide 58 of 57

59 Flow Direction FLUJO PARA CERRAR FLUJO PARA ABRIR Slide 59 of 57

60 Fuerzas de Actuador AIRE PARA ABRIR (P i )(A i ) = CLOSING THRUST AIRE PARA CERRAR (P s - P f )(A f ) = CLOSING THRUST Slide 60 of 57

61 Otras Consideraciones Límites mecánicos del vástago y otros componentes de los internos (trim) Limites del Actuador Aire disponible Máximo aire disponible en planta Slide 61 of 57

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