5-2 VÁLVULAS DE CONTROL

Las de control son los elementos finales de control más y se les encuentra en las plantas de proceso, donde manejan los flujos para mantener en los puntos de con- trol las variables que se deben controlar. En esta sección se hace una introducción a los aspectos más importantes de las válvulas de control para su aplicación al control de proceso.

La de control actúa como una resistencia variable en la línea de proceso; me- diante el cambio de su apertura se modifica la resistencia al flujo y, en consecuencia, el flujo mismo. Las válvulas de control son más que reguladores de flujo.

En esta sección se presenta la acción de la de control (en condición de falla), su dimensionamiento y sus características. En el apéndice C se presentan diferentes tipos de válvulas de control y sus accesorios. Se recomienda encarecidamente al lector leer el apéndice C junto con esta sección.

Funcionamiento de la de control

La primera pregunta que debe contestar el cuando elige una de control es: se desea que actúe la cuando falla la energía-que la acciona? La pre- gunta se relaciona con la “posición en falla” de la válvula y el principal factor que se debe tomar en cuenta para contestar esta pregunta es, o debe ser, la seguridad. Si el ingeniero decide que por razones de seguridad la válvula se debe cerrar, entonces debe especificar que se requiere una “cerrada en falla” (CF) (FC por sus siglas en inglés); la otra posibilidad es la válvula “abierta en falla” (AF); es decir, cuando falle el suministro de energía, la válvula debe abrir paso al flujo. La mayoría de las válvulas

de control se de manera neumática la energía que se les apli-

ca es aire comprimido. Para abrir una válvula en falla se requiere por ello, también se les conoce corno’válvulas de “aire para abrir” por sus siglas en inglés). Las válvulas abiertas en en las que se requiere para

VÁLVULAS DE CONTROL 1 8 1

se conocen también como de “aire para cerrar” Enseguida se vera un ejemplo para ilustrar la elegir la acción de las, de control; éste es el proceso que se muestra en la figura 5-1, en la temperatura a la que sale el fluido bajo proceso se con- trola mediante el manejo del flujo de vapor al intercambiador de calor. La pregunta es:

se desea que opere la de vapor cuando falla el siministro de aire que le llega? Como se explicó anteriormente, sé desea que la válvula de vapor se mueva a la posi- ción más segura; al parecer, ésta puede ser aquella con la que se detiene el flujo de vapor, es decir, no se desea flujo de vapor cuando se opera en condiciones inseguras, lo cual significa que se debe especificaruna cerrada en falla. Al tomar tal decisión, no se tomó en cuenta el efecto de no calentar el líquido en proceso al cerrar la en algunas ocasiones puede que no exista problema alguno, sin embargo, en otras se debe tomar en cuenta. Considérese, por ejemplo, el caso en que se mantiene la temperatura de un cierto polímero con el vapor; si se cierra la válvula de vapor, la temperatura des- ciende y el polímero se solidifica en elintercambiador; en este ejemplo, la decisión puede ser que con la abierta en falla se logra la condición más segura.

Es importante notar que en el ejemplo se tomó en cuenta la condición de seguri- dad en el intercambiador, que no es necesariamente la más segura en la operación com- pleta; es decir, el ingeniero-debe considerar la planta completa en lugar de una sola pieza del equipo; debe prever el efecto en el intercambiador de calor, así como en cualquier otro equipo del que provienen o al cual el vapor y el fluido que se procesa. En resu- men, el ingeniero debe tomaren cuenta la seguridad en planta entera.

de la válvula de control

El dimensionamiento de la de control es el procedimiento mediante el cual se cal- cula el coeficiente de flujo de la el “método tiene bastante aceptación entre los fabricantes de lo utilizó por primera vez la Masoneilan International, Inc. en 1944. Cuando ya se requerido y se conoce el tipo de que se va a utilizar, el ingeniero puede obtener el tamaño de la con base en el catalogo del fabricante.’

El coeficiente se define como “la cantidad de agua en galones U.S. que fluye por minuto a través de una completamente abierta, una de de 1 psi en la sección transversal de la Por ejemplo; a de una con coefi- ciente máximo de 25 deben pasar 25 gpm de agua, cuando se abre completamente y la caída de presión es de 1 psi.

pesar de que todos los fabricantes utilizan el método para’ dimensionamiento de válvulas, las ecuaciones para calcular presentan algunas diferencias de un fabri- cante a otro. La mejor manera de proceder es elegir el fabricante y utilizar las ecuaciones que recomienda; en esta sección se presentan las ecuaciones de dos fabricantes,

y Fisher para mostrar las diferencias entre sus ecuaciones y métodos. Las mayores diferencias presentan en las ecuaciones para dimensionar las

utilizadas con fluidos que se comprimen (gas, vapor o vapor de agua). Los dos fabrican- tes mencionados no son, de ninguna manera, los únicos, en la tabla se dan los nom- bres y direcciones de algunos otros, ésta no es exhaustiva, pero proporciona al lector los

182 COMPONENTES BÁSICOS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL Tabla 5-1. Fabricantes de válvulas de control.

Corporation Jenkins . Jordan Crane Company Fisher Company Masoneilan Honeywell Copes-Vulcan, Inc. Valtek 63 Nahatan Street Norwood, MA 02062 ll OO Virginia Drive Fort Washington, PA 18034 Martin and Rice Avenues Lake City, PA 14623 P.O. Box 2200 The Duriron Company, Inc.

Inc. UT 84663 1978 Drive Cookeville, TN 38501 P.O. Box A KS 67439 MA 02035 The

nombres de cierta cantidad de compañías que se dedican a la fabricación de de control. Se eligió a Masoneilan y porque sus ecuaciones y métodos son típicos en industria.

Utilización con La ecuación básica para dimensionar de control que se utiliza con líquidos es la misma para todos los fabricantes::

640 Lincoln Street Worcester, MA 01605 101 Merritt Norwalk, CO 06851 407 Blade Street Cincinnati, OH 300 Park Avenue New York, NY 10022 250 Avenue, Sartell, MN 50377 P.O. Box 190 Marshalltown, IA 50158 se despeja

VÁLVULAS DE CONTROL 183