Válvulas De Control

Característica de flujo de las Válvulas de control.

La relación entre el flujo que pasa por una válvula y su apertura es lo que se denomina característica de flujo. Lo que se quiere lograr a partir de esta relación es tener un buen control manteniendo relativamente constante la ganancia en todo el proceso y a las mismas condiciones de operación. Existen dos posibilidades de características de flujo: la inherente y la instalada.

Los fabricantes proveen lo que se denomina característica inherente de flujo, que es la relación caudal/apertura para pérdidas de carga constantes, que en definitiva es la relación entre el Cv y la apertura. La variación del coeficiente de la válvula de control, permite que está regule continuamente el flujo. La función matemática que relaciona el coeficiente de la válvula con la posición se le conoce como curva característica de la curva (Imagen1).

Imagen 1. Curvas característica de una válvula de control.

Las características inherentes de flujos típicas son:

Lineal

Igual Porcentaje

Abertura Rápida

Válvula de tipo lineal. Una válvula es de tipo lineal si la relación entre el factor de capacidad y la posición o abertura es lineal. Por lo tanto, la función para una válvula de características lineales es:

C_V=C_(V,máx) X

Las válvulas de características lineales se utilizan en procesos lineales y en casos en los cuales la caída de presión a través de la válvula no cambia con la variación en el flujo.

La válvula de abertura rápida no es útil para la regulación de flujos porque la mayor parte de la variación del coeficiente de la válvula se realiza en el tercio inferior del desplazamiento de la válvula. Se desarrolla muy poca variación en el coeficiente de la válvula en un tramo considerable del recorrido de la válvula.

Las válvulas de abertura rápida son apropiadas para válvulas de alivio, para permitir el paso de flujos grande tan rápido como sea posible para evitar la sobre presión en los equipos del proceso. Y para sistemas de control de dos posiciones, uno para dejar pasar por completo el flujo o dos para impedirlo por completo. Este tipo de válvula no contempla ningún valor que este en medio de estás dos posiciones. Para ello, se trabaja con cualquiera de las otras válvulas restantes.

Por otro lado las válvulas de igual porcentaje tienen la propiedad de que iguales incrementos en la abertura de la válvula producen aumentos relativos o porcentuales en el coeficiente de la válvula. Vale resaltar que aunque el incremento es porcentual, la cantidad de flujo solo es regulada solo por la abertura. La característica anteriormente mencionada se establece mediante la relación entre el factor de capacidad y la abertura de la válvula. La expresión es de la forma:

C_V (x)=C_(V,máx) α^(x-1)

Donde α=Parámetro ( rangeabilidad). Al que se le puede asignar valores de 25,50 o 100. Pero el más usado es de 50. La ecuación no se ajusta a valores cercanos a la región inferior próxima a la posición cerrada, pues la función exponencial no puede predecir un flujo cero para una posición cero en la válvula.

El otro tipo de característica de flujo instalada es la relación flujo apertura de la válvula en la línea en las condiciones de trabajo. Cuando una válvula de control se instala en una planta de proceso, su característica de flujo depende de la Característica Inherente y del resto del sistema.

El flujo a través de la válvula está sujeto a resistencia por fricción en la propia válvula y en el resto de la línea como se muestra esquemáticamente en la Figura 2.

Imagen 2. Característica de flujo instalada.

Donde:

∆P_V=Pérdida de carga en la válvula.

∆P_L=Pérdida de carga en la linea.

∆P_T=Pérdida de carga total.

Se introducen dos consideraciones básicas en el modelo, a tratar.

• La caída de presión en la línea y en el intercambiador en serie con la válvula, ∆P_L, varía con el cuadrado del flujo.

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