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• Tomo XXIX • Vol. 3 • (2019)
365
Para evitarlo, se incorpora un posicionador,
un controlador de posición, más propia-
mente, un servomecanismo, que con mucha
fuerza, retorne el obturador a la posición
correcta. Con el posicionador, la válvula se
mantiene firmemente en el lugar cierto de
su recorrido y la acción correctiva es mucho
mayor que si no estuviera. en la tecnología
moderna, el posicionador tiene incorporado
el transductor electro-neumático y el conjun-
to va colocado sobre el yugo del actuador de
la válvula.
en algunos casos, la válvula de control tiene
algún auxiliar incorporado, un caso típico se
presenta en el control de temperatura de un
desobrecalentador. es necesario evitar que
ingrese agua al caño maestro de vapor si
hubiera una falla eléctrica en el posicionador.
Para ello, se coloca una válvula de 3 vías en
la entrada de aire comprimido y, en la emer-
gencia, cierra el ingreso de aire y ventea la
cabeza del actuador a la atmósfera. obvia-
mente, la válvula cierra por falta de aire.
Normalmente, el controlador tiene la forma
de pasar del modo de control automático
al modo de control manual, recurso que es
útil en las puestas en marcha o para poder
hacer frente a una emergencia. Por ejem-
plo, si se quiere iniciar la alimentación en
un proceso, de manera gradual. en grandes
válvulas de control, como las de un oleoduc-
to, se programa automáticamente la aper-
tura y existe la posibilidad que la variable
controlante sea el caudal o la presión y que
se cambien automáticamente. También es
frecuente accionar una alarma cuando ocu-
rre alguna anomalía.
la variante de actuar manualmente la válvula
de control desde el tablero es muy útil en
la práctica, pero, a veces hay que cambiarla
o hacerle un mantenimiento. Por ello, siem-
pre se la instala en by pass con una válvula
manual, que da la posibilidad de retirarla sin
interrumpir el proceso. el tamaño de la vál-
vula de control manual colocada en paralelo,
tiene que ser el mismo que el de la de control
automático y tener un obturador que permita
modular. las válvulas de bloqueo pueden ser
esclusas, que cierran bien pero no son aptas
para un buen control del caudal, pero la de
control manual tiene que ser globo u otra de
característica que permita manejar manual-
mente el proceso.
los obturadores no se agotan en los men-
cionados, También hay válvulas de tres vías,
que son muy útiles en algunos casos. Uno
de ellos es la calefacción con aceite térmico.
el caudal que circula por el calentador, tam-
bién llamada “caldera de óleo térmico” no
puede anularse totalmente. hay un mínimo
necesario para que el aceite no se carbonice
dentro de los tubos. la válvula de tres vías
sirve para variar el caudal de aceite térmi-
co de acuerdo a la demanda de calor del
proceso, pero también permite mantener la
circulación dentro de los límites requeridos
en la caldera.
Con caudales muy pequeños, se emplean los
obturadores
“micro flute”
, que es un cilindro
hueco con una o más ranuras caladas en
la pared. la forma de la ranura es rectan-
gular, para un obturador lineal, pero puede
ser triangular o de otra forma para lograr la
característica deseada.
el obturador ranurado, también se emplea
para caudales medios y grandes como alter-
nativa de los obturadores contorneados. Han
ganado espacio en los últimos tiempos por la
facilidad en conseguir la curva característica
deseada.
otro tipo de obturador, poco frecuente, pero
útil en algunos casos, es el de “apertura
rápida”, que es muy indicado para atender
situaciones anómalas, que necesitan tener
rápidamente un gran caudal que neutralice
una variable que se dispara.
También hay válvulas con un obturador
menor que el normal para su diámetro nomi-
nal, se denominan
“restricted trim”
y se
emplean cuando hay alguna razón para evi-
tar una reducción en el caño del fluido con-
trolante. Son menos frecuentes y más caras
que las de diámetro nominal normal.
en la tecnología moderna, el ruido ha asu-
mido un papel importante y, como la válvula
de control es una fuente más, actualmente
se introducen limitaciones en las especifi-
caciones, además del C , la característica y
v
el material. Con gases el ruido se debe a la
velocidad en el orificio y con líquidos a causa
de la cavitación. los problemas de ruido
no son de fácil tratamiento y el cálculo de
la emisión de una fuente tampoco, pero los
fabricantes importantes de válvulas de con-
trol brindan esa información. Una regla gene-
ral limita el ruido admisible a 85 dBA a 1 m
de distancia y es coherente con ello no intro-
ducir un equipo nuevo que cause un ruido
mayor de 80 dbA. eso vale también para la
válvula de control.
en el caso de gases que circulan a elevada
velocidad, también el caño es una fuente de
ruido. Una regla práctica es que el número de
mach no supere m = 0,3, en el caño de ven-
teo de una válvula de seguridad, por ejemplo
. en cañerías de proceso, a presiones habi-
tuales se limita a unos 50 m/s, pero en caños
de aspiración de un sistema de vacío a 2 o 3
hPa, se llega a 100 m/s. el número de mach
es el cociente entre la velocidad del fluido
circulante y la velocidad del sonido en el gas
o vapor fluyente. Si u es la velocidad del gas y
s la del sonido en dicho gas: m = u/s
la velocidad del sonido en un gas o vapor:
s
=
√
γ
RT
m
s: velocidad sónica, m/s
γ
: coeficiente isoentrópico, cociente de los
calores específicos a presión y volumen
constante.
R: constante universal de los gases. R =
8315 J/kmol·K o Pa m /kmol·K
3
T: temperatura absoluta, K
m: masa molecular, kg/kmol
Para el aire:
γ
= 1,4;
m = 29;
s = 20
√ T
Para el vapor recalentado o saturado:
γ
= 1,3;
m = 18;
s = 24,5
√ T
Si el vapor es de 8 barg, casi saturado, la
temperatura de saturación es 175 ºC,
T = 448 K
s = 24,5 448 = 518,5 m/s
√
Si en un caño de venteo queremos tener m =
0,3, la velocidad no debe pasar de:
u = 0,3 × 518,5 = 155,5 m/s
en una próxima nota nos ocuparemos en
detalle del ruido en válvulas y cañerías.
Válvulas de control
• Tomo XXIX • Vol. 3 • (2019)
365
Para evitarlo, se incorpora un posicionador,
un controlador de posición, más propia-
mente, un servomecanismo, que con mucha
fuerza, retorne el obturador a la posición
correcta. Con el posicionador, la válvula se
mantiene firmemente en el lugar cierto de
su recorrido y la acción correctiva es mucho
mayor que si no estuviera. en la tecnología
moderna, el posicionador tiene incorporado
el transductor electro-neumático y el conjun-
to va colocado sobre el yugo del actuador de
la válvula.
en algunos casos, la válvula de control tiene
algún auxiliar incorporado, un caso típico se
presenta en el control de temperatura de un
desobrecalentador. es necesario evitar que
ingrese agua al caño maestro de vapor si
hubiera una falla eléctrica en el posicionador.
Para ello, se coloca una válvula de 3 vías en
la entrada de aire comprimido y, en la emer-
gencia, cierra el ingreso de aire y ventea la
cabeza del actuador a la atmósfera. obvia-
mente, la válvula cierra por falta de aire.
Normalmente, el controlador tiene la forma
de pasar del modo de control automático
al modo de control manual, recurso que es
útil en las puestas en marcha o para poder
hacer frente a una emergencia. Por ejem-
plo, si se quiere iniciar la alimentación en
un proceso, de manera gradual. en grandes
válvulas de control, como las de un oleoduc-
to, se programa automáticamente la aper-
tura y existe la posibilidad que la variable
controlante sea el caudal o la presión y que
se cambien automáticamente. También es
frecuente accionar una alarma cuando ocu-
rre alguna anomalía.
la variante de actuar manualmente la válvula
de control desde el tablero es muy útil en
la práctica, pero, a veces hay que cambiarla
o hacerle un mantenimiento. Por ello, siem-
pre se la instala en by pass con una válvula
manual, que da la posibilidad de retirarla sin
interrumpir el proceso. el tamaño de la vál-
vula de control manual colocada en paralelo,
tiene que ser el mismo que el de la de control
automático y tener un obturador que permita
modular. las válvulas de bloqueo pueden ser
esclusas, que cierran bien pero no son aptas
para un buen control del caudal, pero la de
control manual tiene que ser globo u otra de
característica que permita manejar manual-
mente el proceso.
los obturadores no se agotan en los men-
cionados, También hay válvulas de tres vías,
que son muy útiles en algunos casos. Uno
de ellos es la calefacción con aceite térmico.
el caudal que circula por el calentador, tam-
bién llamada “caldera de óleo térmico” no
puede anularse totalmente. hay un mínimo
necesario para que el aceite no se carbonice
dentro de los tubos. la válvula de tres vías
sirve para variar el caudal de aceite térmi-
co de acuerdo a la demanda de calor del
proceso, pero también permite mantener la
circulación dentro de los límites requeridos
en la caldera.
Con caudales muy pequeños, se emplean los
obturadores
“micro flute”
, que es un cilindro
hueco con una o más ranuras caladas en
la pared. la forma de la ranura es rectan-
gular, para un obturador lineal, pero puede
ser triangular o de otra forma para lograr la
característica deseada.
el obturador ranurado, también se emplea
para caudales medios y grandes como alter-
nativa de los obturadores contorneados. Han
ganado espacio en los últimos tiempos por la
facilidad en conseguir la curva característica
deseada.
otro tipo de obturador, poco frecuente, pero
útil en algunos casos, es el de “apertura
rápida”, que es muy indicado para atender
situaciones anómalas, que necesitan tener
rápidamente un gran caudal que neutralice
una variable que se dispara.
También hay válvulas con un obturador
menor que el normal para su diámetro nomi-
nal, se denominan
“restricted trim”
y se
emplean cuando hay alguna razón para evi-
tar una reducción en el caño del fluido con-
trolante. Son menos frecuentes y más caras
que las de diámetro nominal normal.
en la tecnología moderna, el ruido ha asu-
mido un papel importante y, como la válvula
de control es una fuente más, actualmente
se introducen limitaciones en las especifi-
caciones, además del C , la característica y
v
el material. Con gases el ruido se debe a la
velocidad en el orificio y con líquidos a causa
de la cavitación. los problemas de ruido
no son de fácil tratamiento y el cálculo de
la emisión de una fuente tampoco, pero los
fabricantes importantes de válvulas de con-
trol brindan esa información. Una regla gene-
ral limita el ruido admisible a 85 dBA a 1 m
de distancia y es coherente con ello no intro-
ducir un equipo nuevo que cause un ruido
mayor de 80 dbA. eso vale también para la
válvula de control.
en el caso de gases que circulan a elevada
velocidad, también el caño es una fuente de
ruido. Una regla práctica es que el número de
mach no supere m = 0,3, en el caño de ven-
teo de una válvula de seguridad, por ejemplo
. en cañerías de proceso, a presiones habi-
tuales se limita a unos 50 m/s, pero en caños
de aspiración de un sistema de vacío a 2 o 3
hPa, se llega a 100 m/s. el número de mach
es el cociente entre la velocidad del fluido
circulante y la velocidad del sonido en el gas
o vapor fluyente. Si u es la velocidad del gas y
s la del sonido en dicho gas: m = u/s
la velocidad del sonido en un gas o vapor:
s
=
√
γ
RT
m
s: velocidad sónica, m/s
γ
: coeficiente isoentrópico, cociente de los
calores específicos a presión y volumen
constante.
R: constante universal de los gases. R =
8315 J/kmol·K o Pa m /kmol·K
3
T: temperatura absoluta, K
m: masa molecular, kg/kmol
Para el aire:
γ
= 1,4;
m = 29;
s = 20
√ T
Para el vapor recalentado o saturado:
γ
= 1,3;
m = 18;
s = 24,5
√ T
Si el vapor es de 8 barg, casi saturado, la
temperatura de saturación es 175 ºC,
T = 448 K
s = 24,5 448 = 518,5 m/s
√
Si en un caño de venteo queremos tener m =
0,3, la velocidad no debe pasar de:
u = 0,3 × 518,5 = 155,5 m/s
en una próxima nota nos ocuparemos en
detalle del ruido en válvulas y cañerías.
Válvulas de control
