Caracteristicas de Las Válvulas

PROGRAMAS E !ORMACI"# REG$%AR Electrónica y Automatización Industrial IV Ciclo

Control Automático I Guía de Laboratorio Nº1

Características Características de las Válvulas de Control Automático

2014-I

Características de las Válvulas de Control Automático

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Características de las Válvulas de Control Automático

Tabla de Contenidos Introducción.................................................................................................................................4 Objetivos......................................................................................................................................6 Alcance........................................................................................................................................6 etodolo!ía.................................................................................................................................6 "o#t$are.......................................................................................................................................6 %rocedimiento..............................................................................................................................& 'uido en la medición de #lujo.................................................................................................& Válvula Iso(orcentual.............................................................................................................) Válvula *ineal.......................................................................................................................11 Acu+amiento, -istresis / %osicionador...............................................................................12 Acu+amiento.......................................................................................................................12 -istresis.............................................................................................................................10 %osicionador........................................................................................................................10 'es(uesta a un escalón sin / con (osicionador.................................................................14  'e#erencias.................................................................................................................................14 Aneo 1. 3valuación................................................................................................................1 6 Aneo 2. amiliari5ación con %C Contro*ab 2........................................................................16 7

Lista de Tablas abla 1. lujo en la válvula iso(orcentual....................................................................................) abla 2. lujo en la válvula lineal...............................................................................................1 abla 0. 8i#erencia entre (osición real del vásta!o / (resión en el actuador9se+al de entrada al  (osicionador................................. .................................. .............................. ...............12 abla 4. 3valuación del laboratorio............................................................................................1

Lista de Figuras i!ura 1.%resiones en un (roceso................................................................................................. i!ura 2. Caída de (resión en la VCA :Válvula de Control Automático; .................................... i!ura 0. VCA..............................................................................................................................7 i!ura 4. Característica instalada de la válvula iso(orcentual....................................................1 i!ura . Característica instalada de la válvula lineal.................................................................11 i!ura 6:a;. Válvula sin (osicionador / i!ura 6:b; Válvula con (osicionador..........................12 i!ura 7. "e+al de entrada a(licada al actuador / (osición del vásta!o......................................12 i!ura &. "e+al de entrada a(licada al actuador / (osición del vásta!o sin
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Características de las Válvulas de Control Automático (VAC)

Introducción =n (roceso de #lujo es (or naturale5a ruidoso. 8os #actores >ue causan la res(uesta no lineal en este (roceso son? la característica de la VAC / el e#ecto de las tuberías de la (lanta en la caída de (resión en la VAC. %or ello, es im(ortante conocer la característica inue tienen las VAC son la iso(orcentual / la lineal. Cuando una VAC está instalada, la caída de (resión en ella varía. 3n la i!ura 1 se identi#ican las caídas de (resión entre dos tan>ues. *as variaciones de la (resión @% V en #unción de la a(ertura de VAC :  , B, , a; se muestra en la i!ura 2. %ara caracteri5ar esta variación, se usa el #actor  Pressure Drop Ratio :%8'; >ue se de#ine como?  PDR =

  ΔP vmin ( válvulaabierta )  ΔP vmax ( válvula cerrada )

(1 )

"i %8' es i!ual a 1, no ue el %8' está entre el 2 / D. *a ca(acidad de una válvula Cv es el nFmero de !alones (or minuto a tem(eratura ambiente >ue (asa a travs de dic
Cv

=

Q ∆ Pv 9 G

:2;

donde G es la !ravedad es(eci#ica del #luido, @%v es la caída de (resión en la VAC / H es el caudal >ue #lu/e a travs de la VAC.

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i!ura 1.%resiones en un (roceso.

i!ura 2. Caídas de (resión en la VCA :Válvula de Control Automático;. 3n la i!ura 0 se identi#ican las (artes de una VCA. Cuando el vásta!o :stem; se des(la5a, se (roduce #ricción entre l / el esto(ero :(acin! !land, stu##in! bo (acin!;, lo cual se mani#iesta con los #enómenos de histéresis / acuñamiento :stiction: #ricción estática;. 3n las válvulas de accionamiento neumático, la (resión de aire en el dia#ra!ma es la se+al de control. O(uesta a la #uer5a desarrollada (or la (resión del aire en el dia#ra!ma está la #uer5a de com(resión del resorte. *a di#erencia entre ambas es la #uer5a neta a(licada al vásta!o. 3l  acuñamiento :sticing; se debe a la #ricción estática entre el vásta!o / el em(a>ue. 3l sticin! determina la #uer5a neta en el vásta!o :la di#erencia entre la se+al a la válvula / la  (osición real del vásta!o; necesaria (ara iniciar el movimiento del vásta!o desde la (osición de re(oso.

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*a histéresis se debe a la #ricción dinámica entre el vásta!o / el em(a>ue. 3sta uerida (ara moverse en la dirección o(uesta. *a instalación de un (osicionador en la VAC tiene el e#ecto de (roveer una realimentación adicional, la cual se lo!ra com(arando el valor real de la (osición del vásta!o con la (osición deseada. *a válvula sin (osicionador (uede modelarse como un sistema de (rimer orden. Con  (osicionador, el com(ortamiento de la VAC (uede modelarse como uno de se!undo orden.

O&'etivos 1. 2. 0. 4. .

Observar el ruido debido a la VAC en un sistema de control de #lujo. 8eterminar / com(arar las características iso(orcentual / lineal de una VAC. Com(arar la característica in
Alcance *a veri#icación de los objetivos será vía simulación.

Metodolo(ía =tili5ando un simulador de (rocesos se modi#icará el ruido del (roceso, se variará la característica in
So)t*are •

%CJContro*ab 2.

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i!ura 0. VAC :Válvula de Control Automático;.

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Procedimiento Ruido en la medición de )lu'o !" 3n el menF Control9"elect "trate!/, con#irme? Feedbac 

3n el menF %rocess9"elect odel, seleccione en la ventana? #lo$l%!"mdl 3n el menF %rocess9C
NHu am(litud tiene

1.62

&" Active el #iltro del controlador.

3n el menF Control9easurement O(tions, seleccione en la ventana?  Koise ilter 'es ilter ime Const " min Observe el ruido. NHu am(litud tiene 'emueva el Koise ilter / el ilter ime Const. 3n el menF Control9 easurement O(tions, seleccione en la ventana?  Koise ilter *o 3n el menF %rocess9C
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Válvula Iso+orcentual 4. 3n el menF %rocess9C
%ressure 8ro( 'atio? Valve? CvJma E3>%ctP 1E*inear 

!" !!"+& "

ida el lujo %V :D; (ara di#erentes (osiciones O= :D; del vásta!o de la VAC / anótelos en la 2da columna de la abla 1 con el controlador en ,anual. 8ibuje sus resultados en la i!ura 1. 'e(ita el (rocedimiento anterior (ara las condiciones dadas en las columnas 0ra / 4ta de la abla 1. KOA? 8ebe de ue a(arece, escribir el valor de O= :D; en el es(acio Ke$ Out(ut. abla 1. lujo en la válvula iso(orcentual. Válvula  (e>ue+a, línea lar!a

%8' Cv

1. 11.40

%osición del vásta!o O= :D;

 1 2 0 4  6 7 & ) 1

'elación tí(ica Válvula válvula / línea sobredimensionada

.0 2.&7

.1 2).1

lujo %V :D; 1.)& 2.)0 4.00 6.4 ).47 14. 2.7 0.61 4.27 66.)4 )&.))

0.61 .04 7.&) 11.60 17.1 24.)& 06.1 .4 67.76 &.1 ))

.11 7.4 11.12 16.04 20.&0 04.2 47.&4 60.6 7).6 )1.2 )&.)&

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i!ura 4. Característica instalada de la válvula iso(orcentual. Válvula

%ineal

. 3n el menF %rocess9C
E3>%ctP 1E*inear

!"

ida los lujos %V :D; (ara las condiciones indicadas en la abla 2 con el controlador en ,anual. 8ibuje sus resultados en la #i!ura 2. abla 2. lujo en la válvula lineal. Válvula  (e>ue+a *ínea lar!a

%8' Cv

1, 11,40

%osición del vásta!o O= :D;

 1 2 0 4  6 7 & ) 1

'elación tí(ica válvula / línea

,0 2,&7

Válvula sobredimensionada

,1 2),1

lujo %V:D;  ).) 1).& 2).7 0).) 4).4) ).0) 6).2) 7).1) &).) )&.))

 17.&7 04.7 4).2) 61.6) 71.&2 7).) &6.42 )1.7 ).6) )).

 24.&6 46.1 62.0) 74.0 &2.2 &7.) )2. ). )7.2& )&.)&

i!ura . Característica instalada de la válvula lineal.

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Acu,amiento- .ist/resis y Posicionador  %ara medir la
i!ura 6. :a; Válvula sin (osicionador / :b; con (osicionador. -" 3n el menF %rocess9"elect odel seleccione valve"mdl.

3n el menF Control9"elect "trate!/, seleccionar Cascade :nos (ermite ver %V1 / %V2;. 3n el menF Vie$9Variable %lot "election?
i!ura 7. "e+al de entrada / (osición del vásta!o. 3n el menF %rocess9 C
"tiction :"ticJ"li( D;? LL2LLLLL 

Considerando el si!no >ue corres(onda a %V1 J %V2 :(osición real vásta!o R (resión de entrada;, anote los valores en la (rimera columna ubicada debajo del título :%V1J%V2; de la abla 0.

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abla 0. 8i#erencia entre (osición real del vásta!o / (resión en el actuador9se+al de entrada al (osicionador.

Al aumentar  la se+al

Al disminuir  la se+al

"tiction -istresis %osicionador Antes del (rimer movimiento 8es(us del (rimer  movimiento Antes del Fltimo movimiento 8es(us del Fltimo movimiento Antes del (rimer movimiento 8es(us del (rimer  movimiento Antes del Fltimo movimiento 8es(us del Fltimo movimiento

2D D Ko 0.7

%V1J%V2 2D D D D Ko Ko

2D D "i

2.67 J2. .67 2.77

Acuñamiento 7. Cambie el (arámetro -istresis :8ead band; a  D.

8ibuje la se+al de entrada a(licada al actuador / la (osición real del vásta!o indicando valores en la i!ura &.

i!ura &. "e+al de entrada / (osición del vásta!o sin ue corres(onda a %V1 J %V2 :(osición real vásta!o R (resión de entrada;, anote los valores en la se!unda columna ubicada debajo del título :%V1J%V2; de la abla 0.

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6istéresis &. 'e!rese el (arámetro -istresis a  D.

Cambie el (arámetro "tiction a D 8ibuje la se+al de entrada a(licada al actuador / la (osición real del vásta!o indicando valores en la i!ura ).

i!ura ). "e+al de entrada / (osición del vásta!o sin acu+amiento. Considerando el si!no >ue corres(onda a %V1 J %V2 :(osición real vásta!o R (resión de entrada;, anote los valores en la tercera columna ubicada debajo del título :%V1J%V2; de la abla 0. .osicionador ). 'e!rese el "tiction :"te(J"li( D; a 2 D.

-abilite el (osicionador con el (arámetro 1 E %os :1 means Ses %ositioner; 8ibuje las dos se+ales. 8ibuje la #unción de trans#erencia de la válvula. 8ibuje la se+al de entrada a(licada al actuador / la (osición real del vásta!o indicando valores en la i!ura 1.

i!ura 1. "e+al de entrada / (osición del vásta!o con (osicionador.

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Considerando el si!no >ue corres(onda a %V1 J %V2 :(osición real vásta!o R se+al de entrada al (osicionador;, anote los valores en la cuarta columna ubicada debajo del título :%V1J%V2; de la abla 0.  Com(are / discuta las res(uestas obtenidas en la abla 0. /es%uesta a un escal7n sin 5 con %osicionador 1.

8esconecte el (osicionador / desactive la !eneración de la se+al trian!ular con %rocess9 C
11.

'econecte el (osicionador ? !8.os Generar un escalón de +  a   como si!ue. %resionar botón %A="3. 3n ,anual 2ignal 2ource anotar 4 / (resionar OT. %resionar '=K (or 7 s / (resionar %A="3. 3n ,anual 2ignal 2ource anotar  / (resionar OT / lue!o '=K (or 7 s. 8ibuje en la i!ura 11 la res(uesta de la válvula con / sin (osicionador, / com(are las res(uestas.

i!ura 11. 'es(uesta a un escalón s in / con (osicionador.

Re)erencias U1 3merson %rocess ana!ement 8ocumentation, Control Valve Handbook , 4t<. ed. , is
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Ane0o 12 Evaluación 1. *a (resentación del in#orme se reali5a al in!resar al *aboratorio. 3n la clase si!uiente a su reali5ación. 2. "e tomará en cuenta las re!las de orto!ra#ía en la redacción del in#orme. 0. *a evaluación se reali5a de acuerdo a la abla 4. abla 4. 3valuación del laboratorio.   0n#orme (en e;ui%o) 1.J Introducción 2.J 'esultados del *aboratorio? 2.1.J 'uido en la medición del #lujo 2.2.J Válvula Iso(orcentual 2.0.J Válvula *ineal 2.4.J -istresis, acu+amiento / (osicionador 2..J 'es(uesta a un escalón 0.J Conclusiones 4.J A(licaciones .J Observaciones / recomendaciones 6.J 'e#erencias Test (individual)

.untos ! 1 0

.untos

0 1 1 1 ! 1

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Ane0o 32 !amiliarización con PC Contro%a& 3 Muilder %C Contro*ab

? so#t$are (ara modelar (rocesos. ? so#t$are (ara controlar (rocesos con la estrate!ia de control ele!ida

3lementos Strip Chart  6 minutos,  a 1 D %V, O=, *oad / "% :(untero (lomo; Controlador  auto9manual %V "% Out

botones / leds rojo verde a5ul

 Load  "te(Incr

"te(8ecr

/JAuto*oad

enFes Control "elect "trate!/ :indicado en (arte su(erior central de (antalla; eedbac :realimentaciYn; Cascade :cascada; 'atio :ra5Yn; eed#or$ard :(re alimentada; Overrride :selecciYn; 8ecou(lin! :desaco(lamiento; odel Mased Control Control O(tions :controlador en manual; /(e Action "et %t racin! :de %V, (ara ZMum(less[ de manual a automático; 8erivative %ro(ortional 'eset eedbac  3rror ">uared AntiJ'eset Xndu( :antiJsaturaciYn de acción inte!ral; Out(ut *imits 3nable "inusoidal Out(ut :eedbac en la5o abierto; easurement O(tions  Koise ilter  easurement O(en 'am( In(ut 3nable

:%V;

:con measurement o(en;

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%rocess "elect odel :indicado en la (arte i5>uierda su(erior de la (antalla; c?\(ccntlb2 #lo$l(1.mdl #lo$l(2.mdl :más rá(ido >ue #lo$l(1; #ol(dt2.mdl :(rimer orden más tiem(o muerto; !eneric.mdl !eneric1.mdl level2.mdl  (ressur1.mdl :!ran volumen de !as;  (ressur2.mdl :(e>ue+o volumen de !as; tem(2.mdl valve.mdl C
Vie$ "elect inutes or "econds Variable %lot "election 8ata monitor  "tri( C
del error  

*oad anual Automatic

ste( $al

ste(

sinusoidal

ram(

ma9min

JCalculator  Motones "% O= une %ause9'un *abel Qoom Huit

ajuste ajuste sintonía %I8 de stri( c
"et %oint 'am(? S9K 1,

1, ,

3n modo (ausa a(arece una barra de des(la5amiento, un marcador de línea vertical / una tabla con valores.

ue %CJContro*ab ace(te decimales, el sistema o(erativo debe tener una con#i!uración re!ional con (unto decimal, (or ejem(lo 3s(a+ol :%erF;. =tilice con#i!uración del (anel de control.

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