Cálculo del diseño de las válvulas
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Cálculo de válvulas de control. El funcionamiento satisfactorio de las plantas y sistemas de proceso implica el máximo nivel de rendimiento de medición y control. Por lo tanto, las válvulas de control desempeñan una función clave en este proceso. El rendimiento de las válvulas de control puede tener un efecto dramático en la eficiencia operativa de la planta, la rentabilidad global y los costes del ciclo de vida de los activos.
Una válvula de control correctamente dimensionada puede proporcionar ahorros cuantificables significativos, así como aumentar la disponibilidad del proceso, reducir la variabilidad del mismo y reducir los costes de mantenimiento. Las válvulas de control correctamente dimensionadas también duran más tiempo en comparación con las que no lo están o están mal dimensionadas. Por lo tanto, hay que tener muy en cuenta el correcto dimensionamiento de las válvulas de control del sistema.
Los procedimientos de dimensionamiento de las válvulas de control se basan en métodos matemáticos aceptados, como los detallados en la norma ISA-75.01.01-2007 – Ecuaciones de flujo para el dimensionamiento de las válvulas de control. Estos métodos se pueden utilizar para desarrollar tamaños de válvulas precisos, sin embargo, durante el curso del diseño de la planta, las válvulas de control a menudo se dimensionan sobre la base de una futura carga de proceso máxima de diseño más un factor de seguridad. Esto puede dar lugar a la especificación, la adquisición y el mantenimiento de una válvula más grande de lo necesario, lo que produce un control impreciso y un rendimiento deficiente de la producción, además de los problemas operativos mencionados anteriormente.
Válvulas de control de presión
Las válvulas regulan el flujo de fluido regulando una caída de presión en una línea de flujo. Las válvulas son un elemento de control final habitual en un sistema de control de procesos para mantener la presión, la temperatura, la composición u otras magnitudes del proceso. Hay muchos tipos de válvulas con puntos fuertes y débiles para aplicaciones concretas. Por ejemplo, algunas válvulas son más adecuadas para aplicaciones en las que la válvula sirve principalmente para iniciar y detener el flujo en una tubería. En este caso, se desea un tipo de diseño de válvula que tenga una baja caída de presión y se puede seleccionar una válvula de bola o de compuerta. En otros casos, es deseable mantener con precisión un caudal en un proceso y una válvula de globo puede ser la solución preferida. Cuando el contraflujo es un problema, se puede instalar una válvula de retención oscilante para garantizar que el fluido sólo fluya en una dirección. Cada válvula tiene unas características de funcionamiento únicas.
El `C_v` es una medida del tamaño de una válvula y los proveedores de válvulas tienen diferentes tamaños de cuerpo de válvula, cada uno con un valor `C_v` diferente. La posición de la válvula o elevación `l` se ajusta para regular el flujo a través de la válvula. La función de elevación `f(l)` depende del tipo de embellecedor instalado. El embellecedor es relativamente más fácil de modificar, pero el tamaño de la válvula `C_v` no puede ajustarse sin sustituir el cuerpo de la válvula. Reordenando para resolver el `P_v` se obtiene la caída de presión a través de la válvula en función del caudal `q`.
Funcionamiento controlado de las válvulas
Buena capacidad de control (disco perforado diseñado para cumplir las condiciones del proceso) Cierre hermético Resistencia moderada a la cavitación Ligera reducción del ruido Unidireccional Control de las vibraciones Adecuado para la aplicación de gases
Bola multietapa (el número de etapas, la configuración de los orificios y el diseño general de la guarnición se eligen para satisfacer las condiciones del proceso; el diseño se realiza mediante análisis CFD y se valida mediante mediciones de laboratorio) Cierre hermético Buena capacidad de control Control de las vibraciones Buena resistencia a la cavitación Alta presión diferencial para servicio de gas Reducción del ruido
Bola multietapa (el número de etapas, la configuración de los orificios y el diseño general de los embellecedores se eligen en función de las condiciones del proceso; el diseño se realiza mediante análisis CFD y se valida mediante mediciones de laboratorio) Cierre hermético Buena capacidad de control Control de vibraciones Excelente resistencia a la cavitación Alta presión diferencial para el servicio de gas Reducción del ruido
Software de diseño de válvulas
Existen innumerables tipos de válvulas que se utilizan en una gran variedad de industrias y aplicaciones. Cuando se trata de válvulas de control de caudal, los tipos de válvulas van desde las más sencillas hasta las más sofisticadas; algunas válvulas son lo suficientemente complejas como para ajustarse automáticamente a las variaciones de presión y temperatura. Independientemente de su construcción, las válvulas de control de caudal están diseñadas para regular el caudal o la presión de los fluidos, y suelen reaccionar a las señales generadas por los caudalímetros o los medidores de temperatura.
Las válvulas de control de caudal pueden desempeñar diferentes funciones dentro de un sistema de caudal hidráulico, dependiendo del tipo específico que se utilice. Uno de los usos más comunes de una válvula de control de flujo es regular la velocidad de los motores o cilindros dentro del sistema. Esta función es posible debido a la capacidad de una válvula de control de flujo para afectar a la tasa de transferencia de energía en cualquier punto dado en un sistema por el impacto de la tasa de flujo.
La capacidad de reducir o aumentar la presión en un sistema tiene una serie de ventajas. Los operadores de sistemas pueden utilizar una válvula de control de flujo para despresurizar rápidamente una manguera de servicio y cambiar rápidamente los accesorios. También se utilizan en muchas aplicaciones de consumo, como duchas, grifos y sistemas de riego de césped, para reducir fácilmente la cantidad de agua consumida sin afectar al rendimiento general del sistema. Las válvulas de control de caudal también son conocidas por su fiabilidad y suelen tener una larga vida útil, ya que no son propensas a atascarse debido a su diseño.
