Elementos De Presion
Enviado por • 20 de Mayo de 2013 • 2.702 Palabras (11 Páginas) • 280 Visitas
CAPITULO 5. ELEMENTOS FINALES DE CONTROL
5.1. INTRODUCCIÓN.
Un elemento final de control es un mecanismo que altera el valor de la variable
manipulada en respuesta a una señal de salida desde el dispositivo de control automático;
típicamente recibe una señal del controlador y manipula un flujo de material o energía para
el proceso. El elemento final de control puede ser una válvula de control, variadores de
frecuencia y motores eléctricos, una servoválvula, un relé, elementos calefactores de
carácter eléctrico o un amortiguador.
El elemento final de control consta generalmente de dos partes:
Un actuador que convierte la señal del controlador en un comando para el
dispositivo manipulador.
Un mecanismo para ajustar la variable manipulada
En este capítulo se hará mención del elemento final de control más utilizado en el
ámbito industrial, la válvula de control, dejando como casos de estudio para el alumno las
características de los demás tipos de elementos.
5.2. VÁLVULAS DE CONTROL.
5.2.1. GENERALIDADES.
En los procesos industriales la válvula de control juega un papel muy importante en
el bucle de regulación. Realiza la función de variar el caudal del fluido de control que
modifica a su vez el valor de la variable de medida comportándose como un orificio de área
continuamente variable. Dentro del bucle de control tiene tanta importancia como el
elemento primario, el transmisor y el controlador. En la figura 5.1 puede verse una válvula
de control típica.
Figura 5.1. Válvula de control representativa.
La válvula de control se compone básicamente de los siguientes elementos:
5.2.1.1. Servomotor.
Acciona el movimiento del vástago y con ello del obturador. Puede ser neumático,
eléctrico, hidráulico o digital (siendo los dos primeros los más utilizados).
Servomotor neumático:
Consiste en un diafragma o pistón con resorte que trabaja (con algunas excepciones)
entre 3 y 15 psi, es decir, que las posiciones extremas de la válvula ocurren a 3 y 15 psi.
Al aplicar una cierta presión sobre el diafragma, el resorte se comprime de tal modo
que el mecanismo empieza a moverse y sigue moviéndose hasta que llega a un equilibrio
entre la fuerza ejercida por la presión del aire sobre el diafragma y a la fuerza ejercida por
el resorte.
Figura 5.2. Servomotor neumático.
Servomotor eléctrico.
Se trata de un motor eléctrico acoplado al vástago de la válvula a través de un tren
de engranajes. El motor se caracteriza fundamentalmente por su par y por el tiempo
requerido (usualmente 1 minuto) para hacer pasar la válvula de la posición abierta a la
cerrada o viceversa.
Figura 5.3. Servomotor eléctrico.
5.2.1.2. Vástago.
Su función es unir al obturador con el servomotor. Dispone generalmente de un
índice que señala en una escala la posición de apertura o cierre de la válvula.
5.2.1.3. Tapa.
La tapa de la válvula de control tiene por objeto unir el cuerpo al servomotor. A su
vez desliza el vástago del obturador accionado por el motor.
Según las temperaturas de trabajo de los fluidos y el grado de estanquidad deseada
existen los siguientes tipos de tapas:
Tapa normal (fig. 5.4a) adecuada para trabajar a temperaturas del fluido variables entre
0° y 220° C.
Tapa con columnas de extensión (fig. 5.4b). Las columnas son adecuadas cuando el
flujo está a temperaturas muy bajas.
Tapa con fuelle de estanqueidad (fig. 5.4c) para temperaturas de servicio entre 20 y
450° C.
Tapa con aletas de radiación (fig. 5.4d) circulares o verticales que pueden trabajar entre
20° a 450° C, recomendándose por encima de los 350° C, la válvula se monte invertida
para facilitar el enfriamiento de la empaquetadura.
Figura 5.4. Tipos de tapas.
5.2.1.4. Empaquetadura.
Caja de protección entre la tapa y el vástago que tiene por función impedir que el
fluido se escape a través de la tapa.
La caja de empaquetadura de la válvula consiste en unos anillos de estopada
comprimidos por medio de una tuerca (fig. 5.5 a) o bien mediante una brida de presión
regulable con dos tuercas (fig. 5.5 b). La empaquetadura puede ser apretada manualmente
de modo periódico o bien puede ser presionada elásticamente por un muelle apoyado
interiormente en la tapa (fig. 5.5).
Figura 5.5. Tipos de empaquetaduras.
La empaquetadura normal puede ser de aros de teflón, de sección en V,
comprimidos con un resorte con la ventaja de que el teflón es autolubricante y no necesita
engrase. Cuando el fluido y las condiciones de servicio no permiten el empleo aislado del
teflón se utiliza grafito en forma de filamento, laminado y cinta. El grafito sustituyo al
amianto que fue dejado de utilizar por razones de salud humana. El grafito tiene un
coeficiente de dilatación semejante al metal de vástago, de modo que el choque térmico no
es un problema. Su coeficiente de rozamiento es del orden de 7 a 10 veces mayor que el del
teflón, por lo que siempre que sea posible debe emplearse éste. No debe permitirse que se
inicie una fuga porque es difícil solucionarla después. El grafito en presencia de humedad
puede dar lugar a una severa corrosión galvánica del vástago, con lo que pueden
presentarse fugas cuando el vástago empieza a moverse. En los casos en que el fluido es tan
tóxico que debe impedirse su fuga a través de la estopada y por alguna razón no deben
emplearse los fuelles de estanqueidad, se utilizan empaquetaduras dobles (fig. 5.5 c) con
dos collarines de lubricación. Esta disposición permite la inyección de gas inerte. Incluso, si
partes pequeñas del fluido se fugan, pueden recuperarse por succión a través de dichos
collarines.
5.2.1.5. Cuerpo.
El cuerpo de la válvula debe resistir la temperatura y la presión del fluido sin
pérdidas, tener un tamaño adecuado para el caudal que debe controlar y ser resistente a la
erosión o corrosión producidas por el fluido.
5.2.1.6. Bridas.
Aquí se realiza la conexión del cuerpo
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