Tecnologías de válvulas de control en termoplásticos

¿Cómo decide un ingeniero qué tipo de válvula elegir? ¿Qué diferencias hay entre todas las opciones? ¿Qué impacto tiene esta selección en el coste del proyecto y en el coste de la vida útil? ¿Cómo afectará al esquema de control? Este artículo, en el que se analiza la cartera de productos de Asahi/America junto con nuestra experiencia en ingeniería, puede ayudarte a decidir.

Asahi/América Válvulas de mariposa tipo 57 montadas en la Serie 92 proporcionan un control robusto durante décadas en instalaciones de todo el país. La válvula de bola válvula de bola Tipo-21 y actuador neumático Serie 79 ofrecen un servicio fiable a OEM y fabricantes de todo el mundo. La válvula de diafragma válvula de diafragma Tipo-14 proporciona control de caudal en aplicaciones críticas de lodos, entornos abrasivos y dosificación. Nuestra línea de productos de válvulas de PTFE ofrece los requisitos de rendimiento de nuestros clientes más exigentes y sus procesos de aplicación críticos.

Tecnologías de válvulas de control en termoplásticos

A medida que los procesos evolucionan y aumentan en complejidad, también lo hace la necesidad de controles de proceso más avanzados, incluida la válvula de control. Los ingenieros y operarios buscan constantemente soluciones que optimicen sus procesos para conseguir una producción eficaz, un rendimiento fiable y mayores ingresos. Los ingenieros también deben investigar los costes de actualizar o automatizar sus operaciones y asegurarse de que su inversión tendrá un rendimiento significativo. En relación con las industrias en las que a menudo se especifican y destacan los termoplásticos, las mejores prácticas incluyen nuevas tecnologías, esquemas de control exhaustivos y un nivel cada vez más alto de control preciso del flujo.

Los ingenieros tienen que plantearse unas cuantas cuestiones al estudiar las opciones de válvulas de control:

• ¿Qué es una válvula de control y qué hace?
• ¿Cómo especifico una válvula de control?
• ¿Qué opciones o tecnologías hay disponibles?

¿Qué es una válvula de control y qué función tiene en el proceso?

Las válvulas de control se utilizan en procesos en los que variables como el caudal, la presión o la temperatura influyen directamente en el resultado final. El diseño básico de la válvula permite manipular el flujo de fluido variando o cambiando el tamaño del paso de flujo o vena contracta. La vena contracta es el punto de la corriente de fluido donde el diámetro de la corriente es mínimo. Una válvula está diseñada para ajustar este punto mediante el movimiento del miembro de cierre. Éste puede ser una bola, un disco o un obturador. A menudo se denominan elemento final de control, debido a su influencia física directa sobre el medio del proceso.

¿Cómo especifico una válvula de control?

Hay que tener en cuenta varios factores a la hora de especificar una válvula de control, pero primero es necesario comprender el bucle de control.

• ¿Qué variable se manipula?
  • Ejemplo: presión, temperatura, nivel
• ¿Qué medida es necesaria?
• ¿Qué tipo de esquema de control se emplea?
  • Ejemplo: solenoide, PLC, DCS
• ¿Qué fuente de energía se utiliza?
  • Ejemplo: neumático, eléctrico

Un ejemplo de bucle de control podría parecerse a la imagen de la derecha, con un controlador neumático, una válvula neumática y un transmisor de caudal claramente identificados.

Es importante comprender los requisitos de flujo de la aplicación y cuánto flujo se necesita. Como ya se ha dicho, al variar la vena contracta se manipula el flujo. Nos interesa dimensionar una válvula de control para saber cuánto caudal pasará a través de la válvula en una posición determinada mientras se cierra su miembro y la presión diferencial (DP) creada durante este proceso.

La relación entre la DP y el caudal que pasa por una válvula se expresa mediante un coeficiente de caudal (Cv). El Cv se define como el número de galones por minuto (GPM) de caudal que pasarán a través de una válvula totalmente abierta a 60° F, con una DP de 1psi. Así, una válvula con un Cv de 10 pasaría 10 galones de agua en un minuto con una caída de presión de 1 psi. Para fluidos incompresibles como el agua, se aplicaría la ecuación de la izquierda.

La ecuación muestra que el caudal varía como la raíz cuadrada de la presión diferencial a través de la válvula de control. Cuanto mayor sea la caída de presión, mayor será el caudal. La caída de presión a través de una válvula está muy influida por el área, la forma, el recorrido y la rugosidad de la válvula, es decir, su construcción o tipo.

Características del control de caudal

Al evaluar el tipo de válvula que vas a utilizar en tu bucle de control, es igualmente crítico comprender las características de control de caudal de la válvula. Todas las válvulas poseen una característica de caudal inherente que define la relación entre la posición del miembro de cierre (disco, bola) y el caudal bajo presión. Es una función de la posición relativa del miembro de cierre respecto al asiento. A la derecha se muestran ejemplos de características diferentes, con diversas tecnologías de válvulas que proporcionan una serie de características de caudal. Las válvulas de mariposa y de bola de paso total, por ejemplo, se consideran válvulas de alta recuperación, en el sentido de que la tasa efectiva de control entre un determinado porcentaje abierto y totalmente abierto es relativamente pequeña. Una válvula de globo posee una característica casi lineal, que proporciona un control constante, fiable y repetible a lo largo de su recorrido.

Aspectos como el esquema de control y la tecnología de actuación pueden influir tanto en el proceso como en la decisión de inversión. Uno de los esquemas más comunes es un controlador lógico programable (PLC) con posicionador de 4-20 mA y bucle de control de realimentación. Otras opciones son los bucles manuales, en los que un operario ajusta la válvula basándose en la información aguas abajo, las electroválvulas que funcionan con un cambio de tensión, o los sistemas de control distribuido (DCS) con programación avanzada y protocolos de comunicación. También hay consideraciones relativas al accionamiento de la válvula. ¿El sistema actual se controla con accionamiento neumático o eléctrico? ¿Qué tipo de posicionador se necesita? Encontrar una válvula de control que satisfaga las necesidades tanto del proceso como del esquema de control es fundamental para el éxito.

¿Qué opciones o tecnologías hay disponibles?

Aunque las válvulas de mariposa, de bola, de globo y de diafragma han estado disponibles y en aplicaciones de control durante años, las recientes mejoras en las tecnologías de válvulas y actuadores en relación con los termoplásticos han permitido aumentar la capacidad y agilidad hacia el control del flujo. Los avances en los actuadores y controles y en el diseño general han aumentado la fiabilidad, dando a los ingenieros y operarios más flexibilidad y opciones en su proceso de aplicación. Un ejemplo de esta mejora es la reciente incorporación de la válvula de control de caudal Tipo-21a SST a la cartera de Asahi.

Esta válvula está diseñada con toda la fiabilidad y agilidad del Tipo-21 estándar e incluye características que proporcionan una característica de caudal de igual porcentaje modificado, proporcionando un excelente control del caudal en todo el recorrido. La Tipo-21a SST puede ofrecer estas ventajas a un precio rentable, y la facilidad de mantenimiento de la Tipo-21a SST también es más atractiva en comparación con otras opciones de válvulas.

Cuando se combina con nuestra Serie 19 el SST Tipo-21a proporciona un control de caudal fiable y repetible con una gran precisión de consigna, realimentación de posición y capacidad a prueba de fallos.

Los ingenieros buscan tecnologías y equipos que sirvan al propósito fundamental del control de procesos en sus instalaciones y proveedores que puedan proporcionar la experiencia y los productos que maximicen la productividad y resuelvan los problemas que contribuyen a la pérdida de tiempo productivo y rentabilidad. Tanto si un bucle necesita una simple válvula de mariposa con un operador de palanca, un paquete automatizado de válvula de bola con un posicionador neumático o una válvula de diafragma especializada, Asahi/America puede proporcionar la ingeniería y la experiencia para tu aplicación. ¿Tienes en tus instalaciones una aplicación que ha estado rindiendo por debajo de lo esperado? ¿Buscas actualizar o mejorar tu esquema actual de control de caudal? Ponte en contacto con nosotros hoy mismo.

Obtén más información sobre nuestra legendaria calidad de válvulas y hazte con el Tipo-21 y acepta el reto.

AVISO DEL EDITOR: Ten en cuenta que la información de este artículo sólo tiene fines educativos y no sustituye a ninguna información técnica ni especificación de producto de Asahi/America.
Consulta al departamento técnico de Asahi/America en el 1-800-343-3618 o en [email protected] sobre todas las aplicaciones de productos en lo que respecta a la selección de materiales en función de la presión, la temperatura, los factores medioambientales, los productos químicos, los medios, la aplicación, etc.