Dimensionamiento de válvulas
Para el dimensiona dimensionamiento miento de una válvula válvula se debe tener tener en cuenta el tamaño tamaño de la tubería y ese es el tamaño de la válvula que necesito”. Para dimensionar una válvula se usa un factor que se llama “El Factor de Flujo” y tiene el alias de CV La definición formal del factor de flujo es la siguiente: El numero de galones de agua por minuto que pasan a través de la válvula totalmente abierta cuando hay una caída de presión de 1 libra fuerza por pulgada cuadrada Y se calcula de la siguiente forma, para los líquidos:
C V V = f
G f
/ ∆P V
Donde :
f : representa el flujo o caudal que usted quiere que pase por cada minuto, expresado en galones por minuto (abreviado GPM). G f : representa la gravedad especifica del fluido que esta manejando. es la caída de presión presión que que usted considera considera aceptab aceptable le al pasar por por la válvula, expresada en libras manométricas de presión (psig).
∆ P V
:
El diámetro de la tubería no tiene nada que ver con la selección de una válvula, o muy poco en todo caso, si desea hacer una buena selección , lo importante es saber el caudal que usted desea manejar, y sobre todo, cual es su caída de presión aceptable en esta válvula. El factor C V se usa por los fabricantes de válvulas para darle a entender la capacidad de sus válvulas, y lo encontrara usted en los catálogos de cualquier fabricante.
Características de las Válvulas de Control Las válvulas de control actuadas por aire representan la forma mas común de manipular el flujo en sistemas de control industrial , en la representación mostrada, se muestra esquemáticamente las variables operativas de las válvulas. El actuador de la válvula convierte la señal m que va a la válvula para levantarla una distancia x. Esta distancia x representa la fracción de la válvula abierta. m x p
p
1
2
f
El flujo f a través de la válvula depende de cuanto se ha abierto la válvula, de la presión de entrada p1 y de la presión de salida p2.
Calculo de flujo que pasa a través de la válvula Podemos utilizar el factor de flujo también conocido como factor de capacidad, mencionado anteriormente, para calcular el flujo a través de la válvula, mediante la siguiente ecuación.
f = C V f(x)
∆ P V
G f
Donde:
f = flujo volumétrico a través de la válvula, expresado en galones por minuto gpm C V = Factor de capacidad de la válvula, expresado en gpm/psi
½
f(x) = función característica inherente a la válvula x = fracción de recorrido o levantamiento de la válvula = p1 – p2 = caída de presión a través de la válvula, expresada en psi (libras) ∆ P v
G f = Gravedad especifica del fluido
Función característica La función f(x) es lo que se llama función característica inherente de la válvula., es decir corresponde al código genético con el cual fue creada la válvula. La función característica nos dice como cambia la capacidad de la válvula con el desplazamiento x. válvula de apertura rápida:
Como se puede ver, la válvula de apertura rápida esta diseñada para permitir el incremento brusco de la capacidad de la válvula f(x) con tan solo un pequeño desplazamiento inicial x. Es decir “la pendiente inicial de la curva de comportamiento, es muy grande, pero pronto se convierte en prácticamente cero, y se mantiene en este valor, durante la mayor parte de su recorrido”. Las válvulas para alivio de presión por ejemplo, son diseñadas con características de Apertura Rápida. Las válvulas de apertura rápida NO son adecuadas para regulación de caudal. Se usan sobre todo para servicio de tipo encendido/apagado.
Válvula lineal:
La función característica de una válvula lineal, nos dice que su capacidad f(x) se incrementa en forma lineal con el recorrido x. Note que en el caso de la válvula lineal, nunca hemos dicho que el caudal sea lineal con el recorrido x. Hemos dicho que la capacidad de la válvula es lineal.
Válvula de igual porcentaje:
La curva característica para esta válvula nos explica que se trata de una función cuadrática. Es decir que el valor funcional varia como el cuadrado de x. La pendiente de esta curva, comienza con un valor muy bajo y se va incrementando a medida que se incrementa el recorrido x (o la apertura). Tal vez no sea evidente del grafico, pero esta curva nos habla de una válvula cuyo porcentaje de desplazamiento, se corresponde con un igual porcentaje de incremento del caudal.
La pendiente de esta curva, comienza con un valor muy bajo y se va incrementando a medida que se incrementa el recorrido x (o la apertura). Tal vez no sea evidente del grafico, pero esta curva nos habla de una válvula cuyo porcentaje de desplazamiento, se corresponde con un igual porcentaje de incremento del caudal.
Rangeabilidad de Válvulas La división del máximo flujo controlable entre el mínimo flujo controlable. Eso es la rangeabilidad de una válvula. Controlable significa que se puede variar el flujo hacia arriba o hacia abajo sin dañar la válvula. Para efectos prácticos, podemos definir los limites controlables como el 5% y el 95% del recorrido x. Rangeabilidad =
Flujo ( x Flujo ( x
= 95%) = 5%)
Examinando las graficas presentadas con anterioridad, se puede concluir que la rangeabilidad:
•
Para una válvula de apertura rápida es menor que 3 (pobre)
•
Para una válvula lineal es de 95/5 = 19
•
Para válvulas de igual porcentaje se construyen con parámetros de rangeabilidad de 50 y 100. El parámetro de rangeabilidad es una constante en la ecuación modelo de característica de igual porcentaje, su rangeabilidad nominal inherente.
•
Como nota final, diremos que las características examinadas hasta aquí, son las llamadas inherentes a las válvulas, por contraposición a las llamadas características instaladas de las válvulas. Las características instaladas representan la variación de flujo a través de la válvula en función del recorrido x, tomando en cuenta que existe una caída de presión variable a través de la válvula cuando cambia el flujo. Pero como eso es harina de otro costal, lo dejaremos para otro Boletín.
