Válvulas de control
Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos.
La válvula automática de control (ver figura V1) generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso, que permite la variación de la variable manipulada.
Figura V1. Válvula de control
Dentro del bucle de control, la válvula tiene tanta importancia como el elemento primario, el transmisor y el controlador. En la figura V2 se observa una válvula globo con un actuador neumático de diafragma en donde se indican algunas de las diversas piezas que la constituyen.
Figura V2. Corte de una válvula de control con sus partes.
Partes de la válvula
Existen dos partes principales de las válvulas de control, las cuales son: el cuerpo y el actuador o servomotor.
Cuerpo de la válvula:
Es por donde transita el fluido de trabajo, este es el camino que se obstruye o se abre para el paso del fluido. Debe resistir la temperatura y la presión del fluido sin pérdidas, tener un tamaño adecuado para el caudal que debe controlar y ser resistente a la erosión o a la corrosión producida por el fluido.
El cuerpo de la válvula está provisto principalmente de un obturador o tapón y los asientos, que son los elementos encargados de controlar el fluido de trabajo
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Obturador: Es uno de los elementos que se considerarían como “el corazón de la válvula”, pues este es el que se encarga de permitir o no el paso del fluido. Dependiendo de la forma del obturador se tienen diferentes comportamientos de caudal en función de la carrera del mismo. Además, el tamaño permite regular mayores o menores caudales independientemente del tamaño del cuerpo de la válvula.
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Asiento: Es junto con el obturador lo que se considera “el corazón de la válvula”, el obturador descansa sobre este, generándose entonces el camino por donde circula el fluido entre el obturador y el asiento.
En la selección del obturador y los asientos intervienen tres puntos principales:
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Materiales normales y los especiales aptos para contrarrestar la corrosión, la erosión y el desgaste producido por el fluido.
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Características de caudal en función de la carrera.
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Tamaño normal o reducido que permite obtener varias capacidades de caudal de la válvula con el mismo tamaño del cuerpo.
Materiales:
El obturador y los asientos se fabrican, normalmente, en acero inoxidable porque este material es muy resistente a la corrosión y a la erosión del fluido. Cuando la velocidad del fluido es baja, pueden utilizarse PVC, fluorocarbonos y otros materiales blandos, solos o reforzados con fibras de vidrio o grafito. En algunas válvulas pueden utilizarse obturadores y asientos de cerámica.
Características del caudal en función de la carrera de la válvula:
El obturador determina la característica de caudal de la válvula, es decir, la relación que existe entre la posición del obturador y el caudal de pasó del fluido. La característica de un fluido incompresible fluyendo en condiciones de presión diferencial constante a través de la válvula se denomina característica de caudal inherente y se representa usualmente considerando como abscisas la carrera del obturador de la válvula y como ordenadas el porcentaje de caudal máximo bajo una presión diferencial constante. . Las características más significativas son la de apertura rápida, la lineal y la isoporcentual, siendo las más importantes estas dos últimas. Otras curvas son las parabólicas y las correspondientes a las válvulas de tajadera, mariposa; Saunders, y con obturador excéntrico rotativo.
En la figura V3 pueden verse varios tipos de obturadores cuya forma y mecanización determina esta característica
Figura V3. Característica del caudal en función del tipo de obturador
El obturador con característica de apertura rápida tiene la forma de un disco plano. En la figura V4 puede verse que el caudal aumenta rápidamente para pequeños cambios en la apertura de la válvula.
Figura V4. Características de caudal inherente.