Curso Válvulas de Control AADECA. Ing. Eduardo Néstor Álvarez

Transcripción

1 Curso Válvulas de Control AADECA Ing. Eduardo Néstor Álvarez

2 INTRODUCCION VISIÓN GENERAL

3 DEFINICIÓN LA VÁLVULA, QUE ES? Es un elemento final de control que implementa la estrategia de control COMO LA IMPLEMENTA? Manipula una variable influyente en la planta y modulando el paso de un fluido por medio de un obturador, disco o esfera COMPENSA Compensa las variaciones de carga que afectan la ganancia del proceso para mantener la ganancia del lazo cte.

4 La Válvula en un Lazo Realimentado de Control Diagrama de bloques simplificado del lazo

5 La Válvula en un Lazo Realimentado de Control Diagrama P&I (Velocidad de Respuesta)

6 TIPOS DE VARIABLES EN EL LAZO Variable controlada: es la que se quiere mantener en un valor deseado e indica la calidad del producto o condiciones del proceso ( p, T, Q, ph, Nivel, etc.) Variable manipulada: sobre la que actúa el FCS: posición de la válvula, velocidad de motor o paso de alabe Variables de carga: toda otra que afecta la variable controlada y no es manipulada

7 TIPOS DE VARIABLES EN EL LAZO Variable de Control: es la que produce el controlador a partir del valor del error mediante un algoritmo que el ingeniero de control ha definido, con las necesarias transformaciones físicas governará en automático la variable manipulada Error: Es diferencia entre lo que quiero tener y lo que obtengo en mi variable controlada, en mi sistema realimentado considero su valor para efectuar el control. Medición: en todo sistema realimentado es necesario conocer el valor de la variable controlada, es por ello la importancia de la instrumentación del proceso.

8 Sistema de Control Cargas no ctes, Pertubaciones, variaciones el la calidad de la materia prima hacen necesario Control de procesos. Sistema de control: determina y actualiza continuamente la posición de la válvula a medida que cambian las condiciones de carga. Realimentación Negativa: La realimentación negativa puede brindar lazos estables dentro de ganancias limitadas y cuando el retardo en obtener la medición no es demasisado grande, no consideramos realimentacion positiva.

9 Sistema de Contro lazo abierto o cerrado LAZO CERRADO Controlador en AUTO La medición se compara con el Set Point o Valor deseado y en función del error aplicando el algoritmo de control (por ej PID) se elaboraa la señal de control. LAZO ABIERTO Controlador en MANUAL La señal de control no depende de la medición pues esta no se realimenta El lazo puede abrirse en forma real o aparente por fallas: sensor, transmisor, saturación del controlador,fricción en actuador, residuos en la válvula

10 Control de Caudal Control de Caudal de fluído Por medio de la velocidad de la bomba Por medio de bomba de caudal variable Por estrangulamiento con bomba de accionamiento positivo Por estrangulamiento con bomba centrifuga o cualquier impusor que no sea de accionamiento positivo.

11 Control por Estrangulación y Alivio

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14 La Pérdida de Presión es Clave para Controlar el Flujo. La Pérdida de Presión en la Válvula como en cualquier accesorio Depende de: Rozamiento del fluído contra las paredes Cambios de Dirección Cambios de Sección más o menos Bruscos Obstrucciones (Variable en nuestras Válvulas) En la Válvula dado que el recorrido es corto el rozamiento en cuanto a longitud de tubo tiene menos peso en esta Caida de Presión

15 La Pérdida de Presión se calcula Como lo indican los fabricantes de Válvulas o mediante el coeficiente K. Ver bibliografía. DARCY 2 P = 4*f * (L/D)*( V 2 /2g) Pérdida en accesorio 2 P = 4* K *( V 2 /2g) Por ende K = f * (L/D) También (K/ f )= (L/D) Coeficiente K de perdida de Carga Tablas (L/D) = Longitud equivalente en Diámetros de cañería

16 Clasificación Vástago deslizante o Globo Válvulas de eje rotatorio. Las Válvulas Globo son Guiados por bujes superior y superior e inferior con macho torneado o con Guiado por Jaula. Se las encuentra también con cuerpo dividido y sin bridas, en línea o en Angulo. Las de Eje rotatorio son las Mariposa, Disco excéntrico, Bola configurada (Pulpa) muy buena Rangeability. Bola de paso total o flotante (Completa)

17 RANGEABILITY & RESOLUCIÓN RANGEABILITY El cociente entre los caudales máximo y mínimo que deja pasar una válvula cumpliendo con su curva característica RESOLUCIÓN: La menor variación de la posición del vástago y por ende de caudal en respuesta a una acción de control. El recorrido de una vávlula globo se podrá dividir en 60 si la válvula funciona sin posicionador.

18 Aplicaciones por Tipo

19 Tendencia de uso Guía de Jaula Normal Valvulas Globo algunos tipos Cuerpo Dividido Sin Brida Menor Menor Guía Superior e Inferior Mucho Menor

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21 Valvulas Globo Guía de Jaula. Las Valvulas Guia de Jaula son la Tendencia Actual. Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 125 a Gama usual de tamaños entre 0,5 y 16. Se las puede encontrar Criogénicas hasta 500 F Caidas de presión de 4000 PSI. La tomamos como referencia para las capacidades de flujo dentro de un tamaño de 3, parámetro en la que solo es superada por la de doble guía. Su costo de mantenimiento es bajo. La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1). Aplicaciones control de caudal con alta caída de presiones. Tomamos su precio como referencia.

22 Valvulas Globo Cuerpo Dividido Las Valvulas Globo de Cuerpo dividido tienden a se usadas en menor proporción. Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 800. Gama usual de tamaños entre 0,5 y 8. Se las puede encontrar para temperaturas entre 100 F y 450F Caidas de presión de 300 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3, podemos decir que estamos en 0.70 de las mismas. Su costo de mantenimiento es moderado. La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1). Aplicaciones para servicio corrosivo por la facilidad de cambio de sus internos. Precio a un 0.7 de la referencia

23 Valvulas Globo Sin Brida Las Valvulas Globo sin Brida tienden a se usadas en menor proporción. Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 300. Gama usual de tamaños entre 0,5 y 4 es decir los menores Se las puede encontrar para temperaturas entre 100 F y 450F Caidas de presión de 740 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3, podemos decir que estamos en 0.50 de las mismas. Su costo de mantenimiento es moderado. La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1). Aplicaciones para servicio corrosivo. Precio a un 0.70 de la referencia.

24 Valvula Globo Simple Port

25 Simple asiento, macho torneado guiado superior. (1 /10 ) CHEAP EASY TO REAPAIR

26 Simple asiento cuerpo dividido macho torneado

27 Simple asiento y simple guia pollera reversible Armada para actuación directa, empujando hacia abajo cierra. Si se monta el cuello o bonnet donde esta el cerramiento inferior puede armarse empujando hacia abajo (afuera el actuador) abre, actuación inversa.

28 Valvulas Globo con Guía Superior e Inferior Las Valvulas Globo con Guía Superior e Inferior tienden a se usadas en mucho menor proporción. Se las encuentra para presiones en la norma ANSI clases de 150 a 300. Gama usual de tamaños entre 0,5 y 24. Se las puede encontrar para temperaturas entre 50 F y 800 F Caidas de presión de hasta 3000 PSI. Si tomamos como referencia para las capacidades de flujo la válvula de guía de jaula dentro de un tamaño de 3, podemos decir que estamos en 0.90 de las mismas. Su costo de mantenimiento es mas elevado que en las otras. La rangeabilidad está en 50:1 ( en calidades std. 30:1). Aplicaciones para servicio general, son las de mayor precio

29 Valvulas Globo con Guía Superior e Inferior este diseño es naturalmente balanceado. Buen comportamiento frente a las vibraciones. Capacidades grandes. Las válvulas de doble asiento normalmente se tienden a aplicar a fluidos viscosos o jaleas.

30 Características de las Válvulas Las características tipicas son apertura rápida, lineal y porcentaje igual. Apertura Rápida: esta característica se distingue por una alta ganancia al comienzo del recorrido, y el caudal alcanza el máximo con un mínimo recorrido

31 Características de las Válvulas Lineal En esta característica se produce un aumento del caudal proporcional al recorrido del macho. La ganancia es Constante. Como hablamos de característica inherente esto es con caida de presión constante. Porcentaje Igual- En esta característica las variaciones porcentuales de caudal relacionadas a las variaciones porcentuales del recorrido del macho son una constante.

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34 Guiado superior por jaula macho torneado

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37 Guía de Seleccion de Válvulas Globo Válvulas globo Son durables versátiles y fácies de mantener La aplicación dependera de las condiciones de servicio. 1. Fluídos Limpios Guiada con Jaula 2. Fluídos Viscosos o Pegajosos Doble asiento 3. Alta Caída de Presión Guiada con Jaula y Balanceada. 4. Cierre Estricto Desbalanceadas con Elastómero en asiento.

38 Guía de Selección de Válvulas Globo

39 VALVULAS GLOBO CON GUIA DE JAULA La Tendencia Actual en Vástago Deslizante.

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44 Globo Guiadas por Jaula Las válvulas globo guiadas por la jaula son la tendencia moderna para este tipo. La jaula sujeta al asiento, y al reten de anillo de asiento, así como a los adaptadores. La Jaula a través de la forma de sus ventanas determina la característica inherente. Con un adecuado diseño del cuerpo, es fácil el cambio de todos los internos en este estilo de válvulas. También es posible reducir la capacidad de la válvula cambiando los internos, para hacerla funcionar adecuadamente. Las valvulas en angulo de un asiento se usan mucho en la alimentacion de agua para las calderas, así como en el drenado del calentador. Las Válvulas fabricadas a partir de barra se aplican en general para servicio corrosivo, sus materiales son a veces a pedido y es mucho mas barato partir de maciso que hacer los moldes.

45 Válvulas Globo con Guía de Jaula En este caso la forma de las ventanas de la jaula dan las características Apertura Rápida Lineal Porcentaje igual

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48 Válvulas con macho guiado por jaula balanceado Tienen todas las ventajas de las válvulas guiadas por jaula a mas de el balanceo del empuje mediante una inteconexion de la salida a la parte superior del macho. Agregan en general un segundo sello en la parte superior externa del macho para evitar que la presión del lado de alta ingrese a la parte superior del macho donde la presión es la del lado de salida. Hay interires específicos para la cavitación y el ruido. Hay válvulas con salida agrandada aguas debajo para bajar la velocidad de los gases ( casos donde se puede alcanzar la velocidad del sonido). La dirección del flujo en general es hacia arriba cuando la válvula no es balanceada y hacia abajo en válvulas balanceadas.

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53 Válvulas usuales para aplicaciones especiales Válvula Saunders a Diafragma, muy buena aislación a las pérdidas externas, buen cierre final. Válvula a tubo de elastómero sintético colapsable. Válvula en ángulo con salida de venturi. Válvula en ángulo de tres vías, mezcladora Válvula en ángulo de tres vías divisora.

54 Válvula Saunders a Diafragma Campo de aplicación

55 Válvula a tubo de elastómero

56 Válvula en ángulo con salida de venturi.

57 Válvula en ángulo de tres vías, mezcladora

58 Válvula en ángulo de tres vías divisora.

59 Este es el fin del primer modulo de cuatro que componen el curso