Exposición de las características efectivas de caudal

Nombre:

SERGIO ANDRÉS MALDONADO REDONDO

2TEP2S

CARACTERÍSTICAS EFECTIVAS DE CAUDAL En las válvulas de control la diferencia de presión generada antes y después de la válvula, cambia cuando varía la apertura de la válvula, la curva que relaciona estas diferencias con respecto al caudal que circula por la válvula se define como características de caudal efectivas. Una misma válvula instalada en procesos diferentes presentará curvas de características efectivas distintas; esto se debe a que el caudal efectivo de una válvula depende de las condiciones del sistema (resistencia de la tubería, presión de la bomba, etc.) Para saber si la válvula a utilizar en un proceso va a desempeñar un trabajo efectivo de un valor determinado se debe calcular el caudal efectivo de la válvula, muy relacionado con el caudal inherente de las mismas. Es también importante el coeficiente r que es la relación de la presión de la válvula cuando está completamente abierta y la presión del sistema; este valor depende además del diámetro de la válvula con relación al de la tubería (menor ∅ mayor valor de r) y la resistencia de la tubería (menor resistencia mayor valor de r). La ecuación es:

qe

qe: caudal efectivo r: coeficiente de relación qi: caudal inherente

1

=

1− r +

r

qi

2

SELECCIÓN DE LA CARACTERÍSTICA DE LA VÁLVULA Este punto es muy discutido en la práctica debido a factores de cálculos y experimentos, lo único que está definido en la selección de una válvula es que la válvula que se ha escogido para determinado proceso debe siempre generar que el bucle de control del sistema debe ser igual de estable para cualquier carga que se introduzca. Para que ello suceda la ganancia del bucle debe ser menor que 1. La ganancia del bucle de un sistema de válvula es igual al producto de las ganancias de cada parte del proceso. El cociente entre la salida de los elementos del sistema y su entrada es la ganancia de un elemento. s t proceso

v

G

∆v ∆t ∆s ∆q = * * * ∆q ∆v ∆t ∆s

∆ ∆ ∆ ∆

q

q = variación de caudal del fluido de control v = incremento de la variable del proceso t = incremento de la señal de salida del transmisor s = incremento de la señal de salida del controlador a la válvula de control

Existen factores que afectan al proceso y alteran los resultados en la curva efectiva: – – –

En las proximidades del cierre de la válvula, las curvas reales se alejan de las teóricas, exceptuando válvulas rotativas. El área del diafragma del servomotor neumático y la fuerza de la presión diferencial sobre el obturador no son constantes. La curva característica de caudal en los líquidos es distinta en los gases y vapores.

Comercialmente las válvulas no suplen las perturbaciones del caudal cuando el proceso no se comporta completamente constante por ello es difícil escoger una válvula esperando resultados exactos, sino más bien resultados aproximados. Ganancia de la válvula Es la relación entre el incremento del caudal de salida y el incremento en la señal de entrada de las válvulas. Fórmula de la ganancia de la válvula

dqe dl

=

1    r  1 − r + 3   qi  

3

*K

qe: caudal efectivo r: coeficiente de relación qi: caudal inherente K: constante l: carrera de la válvula

Para procesos con r menor que 0,4 es mejor una válvula isoporcentual ya que entre menor el valor de r el sistema tiende a ser lineal. En general, la válvula más utilizada es la isoporcentual por su capacidad de linealizar el sistema cuando r tiene valores bajos. CORROSIÓN Y EROSIÓN EN LAS VÁLVULAS No existe actualmente un material que resista la corrosión de todos los fluidos. Son muy utilizadas tablas con especificaciones acerca del uso de materiales, con respecto a procesos donde exista riesgo de corrosión; cuando el material resistente no es posible de usar en el sistema se pueden realizar revestimientos (plásticos, fluorocarbonos, elastómeros, vidrio, plomo y tantalio). El obturador y el asiento de la válvula son los más afectados por la erosión por ello es importante proteger estos elementos o cambiar el tipo de válvula con respecto al proceso aplicado. Los materiales termoplásticos son muy adecuados, además, son resistentes a la erosión y la corrosión de químicos, no son muy resistentes a las vibraciones pero como recubrimientos conforman una combinación resistente a la corrosión y a las vibraciones. Pero aún con todo ello cada proceso es muy particular y es importante revisar tablas y documentos estandarizados que orienten sobre el uso de materiales que satisfagan las expectativas y se acomoden al proceso.