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Válvulas de control de proceso - Hacer la elección correcta

Las válvulas de control de procesos modernas ofrecen una amplia gama de características y beneficios para las industrias que requieren un control preciso de los fluidos, vapor y otros gases. Con tantas válvulas de control en el mercado, es importante establecer las características que brindarán el diseño más económico para una aplicación en particular.

Por Ian Webster, Gerente del Segmento de Procesamiento de Higiene en Bürkert


Ian Webster, Gerente del segmento de procesamiento higiénico en Bürkert

Por Ian Webster, Gerente del Segmento de Procesamiento de Higiene en Bürkert

Ian Webster, Gerente del Segmento de Procesamiento de Higiene en Bürkert, analiza algunos de los diferenciadores básicos, así como algunos desarrollos recientes de diseño.

Las válvulas de control se utilizan para gestionar el caudal de un líquido o un gas y, a su vez, controlan la temperatura, la presión o el nivel de líquido dentro de un proceso.

Como tales, las válvulas de control se definen por la forma en que operan para controlar el flujo e incluyen válvulas de globo, asiento en ángulo, diafragma, cuarto de vuelta, válvulas de cuchilla y de aguja, por nombrar algunas.

En la mayoría de los casos, los cuerpos de las válvulas están hechos de metal; en latón, acero forjado o en aplicaciones higiénicas de acero inoxidable 316.

Estableciendo los parametros

Los actuadores utilizan un sistema a bordo que mide la posición de la válvula con diferentes grados de precisión, dependiendo de la aplicación. Un codificador digital sin contacto puede colocar la válvula en cualquiera de las mil posiciones, lo que la hace muy precisa, mientras que las medidas más rudimentarias se pueden aplicar a diseños menos sensibles.

Una de las principales áreas de debate al especificar válvulas de control es determinar el tamaño de la válvula requerida.

Muy a menudo los ingenieros de procesos sabrán el diámetro de la tubería que se utiliza en una aplicación y es tentador tomar eso como la característica definitoria de la válvula de control. De mayor importancia son las condiciones de flujo dentro del sistema, ya que éstas determinarán el tamaño del orificio dentro de la válvula de control.

La presión a cada lado de la válvula y la tasa de flujo esperada son piezas esenciales de información cuando se decide el diseño de la válvula.

Válvulas de control de proceso

Mejorando la eficiencia

Dentro del cuerpo de la válvula, el diseño del actuador es predominantemente de pistón o de diafragma. El diseño del pistón generalmente ofrece una válvula más pequeña y compacta que también es más liviana y más fácil de manejar que los diseños de diafragma.

Los actuadores generalmente están hechos de acero inoxidable o polifenolsulpida (PPS), que es un plástico resistente a los químicos. El actuador está rematado por el cabezal de control o el posicionador.

Los posicionadores más antiguos operados neumáticamente tenían una disposición de aleta / boquilla y funcionaban en 3-15 psi, por lo que no importa cuál sea el estado de la válvula, abierta o en algún punto intermedio, el sistema siempre expulsaba un poco de aire comprimido a la atmósfera.

El aire comprimido es un producto costoso, que requiere una energía considerable para generar y cuando una línea de fabricación está equipada con múltiples válvulas de control de proceso, todas con ventilación a la atmósfera, esto puede equivaler a un considerable desperdicio de energía.

Es importante entonces establecer no solo el diseño de válvula más apropiado, sino también una solución rentable que tenga en cuenta los costos anuales de funcionamiento.

Las válvulas modernas, digitales, electro-neumáticas que utilizan válvulas de micro solenoide para controlar el aire dentro y fuera del actuador han introducido mejoras significativas para los operadores. Este diseño significa que mientras la válvula está completamente abierta, completamente cerrada o en estado estable, no está consumiendo aire. Esto, y muchas otras mejoras de ingeniería, han logrado avances sustanciales tanto en economía como en precisión.

Válvulas de control de proceso

Diseños flexibles

Los asientos de las válvulas pueden ser intercambiables dentro de un cuerpo de válvula estándar, lo que permite que la válvula se ajuste a las tuberías existentes y que el asiento de la válvula se ajuste al tamaño de la aplicación con mayor precisión. En algunos casos, esto se puede lograr después de que se haya instalado la válvula, lo que permitiría acomodar un cambio de proceso sin reemplazar el conjunto completo de la válvula.

La selección de los materiales de sellado más apropiados también es un paso importante para garantizar un funcionamiento confiable; Los procesos de vapor normalmente usarían sellos de metal a metal, mientras que un proceso que incluye una etapa de esterilización puede requerir sellos químicamente resistentes.

Habiendo instalado una nueva válvula, configurarlo ahora es comparativamente fácil y requiere mucho menos tiempo. Los procedimientos de calibración incorporados realizan los procedimientos de configuración inicial automáticamente, midiendo el aire requerido para abrir y cerrar la válvula, la resistencia de los sellos del pistón en el vástago de la válvula y el tiempo de respuesta de la válvula en sí. Una vez completada, la válvula está lista para el funcionamiento normal.

Válvulas de control de proceso

Mejorando la seguridad

Las válvulas de control deben especificarse para que funcionen en el rango de 40-85%, de modo que si se ordena a la válvula a un valor de 10%, puede detectar que algo puede salir mal con el sistema de control y el mejor curso de acción es cerrar La válvula completamente.

Si se ordena a la válvula a una posición de 10% o menos, esto puede causar velocidades muy altas de fluido o gas, que tienen efectos dañinos en el sistema y causan un ruido considerable y daños a la válvula en sí.

La funcionalidad de control moderna puede ofrecer una solución que actúa como un dispositivo de seguridad para evitar daños en las tuberías y componentes del proceso. Al construir un mecanismo a prueba de fallas, cualquier ajuste de posición de la válvula por debajo de un umbral preestablecido hará que la válvula se cierre completamente, evitando daños al sistema circundante.

Las entradas de control también pueden incluir circuitos de seguridad para garantizar condiciones de operación seguras dentro del equipo de proceso. Por ejemplo, si se abre un panel de acceso en un recipiente que contiene vapor, se abrirá un interruptor de enclavamiento y la válvula que controla el suministro de vapor al recipiente puede cerrarse automáticamente para ayudar a mitigar cualquier riesgo.

Válvulas de control de proceso

Mejorando la confiabilidad

Muchos entornos de control de procesos ofrecen condiciones menos que ideales para una confiabilidad a largo plazo. Las atmósferas cargadas de humedad, los productos químicos corrosivos y los lavados regulares tienen la capacidad de acortar la vida útil de una válvula de control de proceso. Una de las debilidades potenciales del actuador es la cámara de resorte donde se extrae el aire atmosférico cada vez que opera la válvula.

Una solución es usar aire limpio y equipado para reponer la cámara del resorte, evitando que entre contaminación. Esto ofrece una defensa contra la entrada de contaminantes en el aire al desviar una pequeña cantidad de aire de control limpio hacia el cabezal de control, manteniendo una leve presión positiva, logrando así una solución simple e innovadora. Esto evita la corrosión de los elementos internos y puede mejorar significativamente la confiabilidad y la longevidad en ciertas condiciones de operación.

En última instancia, elegir la válvula de control de proceso más adecuada puede ser una tarea compleja que a menudo se logra mejor con la asistencia de un experto. Trabajar directamente con fabricantes o distribuidores expertos permite que los sistemas de control de procesos se optimicen para brindar confiabilidad a largo plazo, además de precisión y eficiencia.

Informador de la industria de procesos

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