Elemento Final De Control

INTRODUCCIÓN

Los elementos finales de control, convierten los comandos del sistema de control en acciones concretas para corregir el comportamiento de las variables del proceso tecnológico. Por tal razón es necesario el buen conocimiento la buena evaluación de dichos elementos.

Es necesario resaltar que los elementos finales de control más habituales son las válvulas de control, que pueden ser auto-accionadas o controladas por un controlador a través de un actuador.

Este tema de investigación posee un alto grado de conocimientos en el área de instrumentación, es por tal razón que todo el tema será desglosado de una menara concreta, sencilla y segura para un mayor entendimiento.

ELEMENTO FINAL DE CONTROL.

Un elemento final de control es un mecanismo que artera el valor de variable manipulada en respuesta a una señal de salida des el dispositivo automático; típicamente recibe una señal del controlador y manipula un flujo de material o energía para el proceso. El elemento final puede ser una válvula de control, variadores de frecuencia y motores eléctricos, una servoválvula, un relé, elementos calefactores de carácter eléctricos o un amortiguador.

El elemento final de control costa generalmente de dos partes:

 Un actuador que convierte la señal de controlador en un comando para el dispositivo generador.

 Un mecanismo para ajustar la variable manipulada.

El elemento final de control más utilizado en el área industrial son las válvulas de control.

LA VÁLVULA DE CONTROL

La válvula de control es básicamente un orificio variable por efecto de un actuador. Constituye el elemento final de control en más del 90 % de las aplicaciones industriales. En la figura siguiente se ve una válvula globo con un actuador neumático de diafragma en donde se indican las diversas piezas que la constituyen

Esta válvula utiliza una señal externa que puede ser neumática o eléctrica y posteriormente transformada en una de tipo neumática que incide el cabezal.

Estos elementos los podemos considerar constituidos por dos partes:

 Actuador:

Recibe la señal de controlador y la transforma en un desplazamiento (lineal o rotacional) merced a un cambio en la presión ejercida sobre el diafragma.

 Cuerpo:

El diafragma está ligado a un vástago o eje que hace que la sección de pasaje del fluido cambie y con ésta el caudal. Con un diagrama en bloques se puede representar a la válvula como un sistema en serie. Desde el punto de vista estático el actuador es moderadamente lineal y la dinámica más significativa es la de llenado del cabezal con una constante de tiempo del orden de los segundos. El cuerpo carece de retardo y la ganancia viene determinada por la característica de flujo como se verá.

ESPECIFICACIÓN DE VÁLVULAS

Especificar una válvula de control implica determinar las características de:

 Cuerpo e internos:

Indicando el tipo, material y serie que se fija de acuerdo al servicio que debe prestar. También hay que indicar el diámetro que está relacionado con la capacidad y a esto se lo denomina dimensionamiento. Por último, algunos tipos de válvula permiten elegir la Característica de Flujo.

 Actuador:

Una vez conocidos los detalles del cuerpo se debe elegir el tipo de motor (neumático de cabezal o pistón, eléctrico, etc.), la acción ante falla y el tamaño.

 Accesorios:

Corresponde a elementos adicionales como transductores I/P o V/P, volante para accionamiento manual, posicionador, etc.

TIPOS DE VÁLVULAS DE CONTROL

Existen diversos tipos de cuerpos, que se adaptan a la aplicación. Los que más se emplean en la práctica industrial se muestran en la tabla siguiente. Teóricamente el tipo debe adoptarse en función de las necesidades del proceso, aunque a veces hay razones, económicas por ejemplo, que obligan a usar un tipo aunque éste no sea el más adecuado.

1. Tipo ángulo:

Permite obtener un flujo de caudal regular excesivas turbulencias y es adecuada para disminuir la erosión cuando esta es considerable por el caudal del fluido o por la excesiva presión diferencial. El diseño de la válvula es idóneo para el control de fluidos que vaporizan, para trabajar con grandes presiones diferenciales y para los fluidos que contienen sólidos en suspensión.

2. Tipo globo:

 Alto costo en relación al Cv

 Aplicación limitada para fluidos con partículas en suspensión

 Diámetros hasta 24 pulgadas

 Disponible en diversos modelos (simple y doble asiento, guiado en caja, etc.)

 Existen tipos especiales para aplicaciones criogénicas, para vaporización, etc.

 Rangeabilidad 35:1 a 50:1

 Amplia disponibilidad de características de flujo

3. Válvula de tres vías:

Este tipo de válvulas se emplea generalmente para mezclar fluidos- válvulas mezcladoras, o bien para derivar de un flujo de entrada de dos de salida- válvulas diversoras. Intervienen típicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor.

4. Tipo jaula:

Consiste en un obturador cilíndrico que desliza en una jaula con orificios adecuados en las características de caudal deseadas en la válvula. Se caracterizan por el fácil desmontaje del obturador y porque este puede incorporar orificios que permiten eliminar prácticamente el desequilibrio de fuerzas producido por la presión diferencia favoreciendo la estabilidad del funcionamiento. Por este motivo, este tipo de obturador equilibrado se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial.

5. Tipo mariposa:

 Buena disponibilidad para grandes diámetros

 Bajo costo en la versión estándar

 Bajo costo en relación a Cv

 Característica igual porcentaje salvo diseños especiales del plato

 Susceptibles a cavitación y ruido

 Baja pérdida de carga

 Diámetros hasta 150 pulgadas

 El cierre hermético requiere de recubrimientos especiales

6. Tipo de compuerta:

Esta válvula efectúa su cierre con un disco vertical plano, o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido. Por su disposición es adecuada generalmente para control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca disposición de apertura total.

7. Tipo esférica (ball):

 Característica

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