Entendiendo los Ajustes Ideales: Las Válvulas de Control Siempre Deben Estar en la Posición ¿Qué?

¿Qué son las válvulas de control?

Las válvulas de control, un componente clave en cualquier instalación de tuberías o automatización industrial, dirigen el flujo de fluidos como gases, líquidos o una mezcla de partículas y fluidos variando el tamaño de la vía por la que fluyen los fluidos en función de una señal procedente de un controlador. La pregunta "¿las válvulas de control deben estar siempre en qué posición?" se plantea con más frecuencia de lo que cabría pensar, y la respuesta depende en gran medida del tipo de válvula, los requisitos operativos y las presiones del sistema.

Las válvulas de control funcionan como elemento de control final en un sistema de control e influyen directamente en el caudal, que, como consecuencia, repercute en otras magnitudes del proceso como la presión, la temperatura y el nivel de líquido. La posición correcta de la válvula, cerrada o abierta, afecta directamente a la presión diferencial y al caudal de un fluido, lo que es crucial para un funcionamiento eficiente.

Tipos de válvulas de control

A medida que nos adentramos en la pregunta "¿las válvulas de control deben estar siempre en qué posición?", es importante comprender que los distintos tipos de válvulas de control se adaptan mejor a determinadas posiciones y aplicaciones debido a sus propiedades y funcionalidades diferenciadas.

Según el perfil de caída de presión

Existen válvulas de alta recuperación y válvulas de baja recuperación. Las válvulas de alta recuperación, como las de mariposa, bola, tapón y compuerta, suelen recuperar la mayor parte de la caída de presión estática desde la entrada hasta la salida, lo que se caracteriza por un coeficiente de recuperación más bajo. Por el contrario, las válvulas de baja recuperación, como las válvulas de globo y de ángulo, recuperan poco de la caída de presión estática, lo que se traduce en un coeficiente de recuperación más alto.

En función del perfil de movimiento del elemento de control

Las válvulas de control pueden clasificarse como de vástago deslizante o rotativas en función de su perfil de movimiento. Las válvulas de vástago deslizante, como las de globo, ángulo y cuña, tienen vástagos/obturadores que se mueven linealmente o en línea recta. Por otro lado, las válvulas rotativas (como las de mariposa y las de bola) tienen discos de válvula que giran.

Basado en la funcionalidad

La funcionalidad de las válvulas de control también puede ser diversa y adaptarse a distintas necesidades. Las válvulas de control gestionan los parámetros de caudal proporcionalmente a una señal de entrada procedente del sistema de control. Las válvulas de cierre funcionan totalmente abiertas o cerradas. Las válvulas antirretorno sólo permiten el flujo en una dirección, y las válvulas de acondicionamiento de vapor regulan la presión y la temperatura del medio de entrada para ajustarse a los parámetros requeridos en la salida.

En función del medio de accionamiento

Por último, las válvulas de control también pueden clasificarse en función de su medio de accionamiento, que puede ser manual, neumático, hidráulico o eléctrico. Las válvulas manuales funcionan mediante el giro de un volante; las neumáticas utilizan un medio compresible, como aire, hidrocarburos o nitrógeno, con un diafragma de muelle, un cilindro de pistón o un actuador de tipo pistón-muelle; las hidráulicas aplican un medio no compresible, como agua o aceite; y las eléctricas accionan un motor eléctrico.

¿Cómo accionar las válvulas de control?

El funcionamiento de las válvulas de control viene determinado por varias consideraciones, como los requisitos del sistema, el tipo de elemento de control, el medio de accionamiento y el perfil de caída de presión.

La apertura o el cierre de las válvulas de control automático suele realizarse mediante actuadores eléctricos, hidráulicos o neumáticos. Normalmente, con una válvula modulante, que puede ajustarse a cualquier posición entre totalmente abierta y totalmente cerrada, se utilizan posicionadores de válvula para garantizar que la válvula alcanza el grado de apertura deseado. Una instalación adecuada y la comprensión del caudal mínimo, el caudal máximo, la presión mínima y la señal de control son necesarias para el proceso, lo que contribuye en gran medida a prolongar la vida útil de la válvula y evitar su avería.

Seis modos de fallo de las válvulas de control Posiciones

Las válvulas de control pueden fallar en varios modos, lo que puede afectar a la seguridad y funcionalidad del sistema. Comprender estos modos puede ayudar a responder mejor a la pregunta "¿Las válvulas de control deben estar siempre en qué posición?". He aquí seis posiciones de fallo habituales:

Fallo abierto (FO)

Cuando una válvula de control está configurada para fallo abierto, significa que la válvula estará en su posición totalmente abierta en caso de fallo, como la pérdida de suministro de aire o de la señal de control. Esta posición suele adoptarse en procesos en los que la principal preocupación es el flujo del fluido, evitar posibles daños por sobrepresión o garantizar la disponibilidad de recursos esenciales como el agua y el vapor. Por ejemplo, en un sistema de refrigeración de motores, las válvulas de control deben estar siempre en posición de fallo abierto para que los motores no se sobrecalienten.

Fallo cerrado (FC)

Fallo cerrado es lo contrario de fallo abierto, ya que configura la válvula de control para que permanezca completamente cerrada cuando se produce un fallo. Este modo es adecuado para situaciones en las que detener el flujo de un fluido es esencial por motivos de seguridad o del proceso. Un ejemplo podría ser una planta química peligrosa en la que cortar el flujo de una sustancia tóxica en caso de fallo es crucial para evitar posibles derrames o accidentes.

Bloqueo por fallo (FL)

Cuando una válvula de control está diseñada para bloquearse en caso de fallo, mantendrá su última posición ajustada en caso de fallo. Este modo suele emplearse en procesos en los que mantener un caudal o una temperatura de fluido específicos es fundamental para garantizar la calidad del producto o la eficacia del proceso. Esto puede ser especialmente relevante en aplicaciones como los sistemas de control de temperatura para reactores, donde es necesario un equilibrio preciso entre refrigeración y calentamiento para mantener unas condiciones estables.

Suspenso Indeterminado

En un modo de fallo indeterminado, no se especifica la posición final de la válvula de control en caso de fallo. Esta situación se produce normalmente cuando los diseñadores no han tenido en cuenta la posición de fallo adecuada durante el proceso de diseño, o cuando no se puede predecir de forma fiable una posición de fallo adecuada. Aunque es menos común en sistemas bien diseñados, sigue siendo un recordatorio de que la instalación y selección adecuadas de las válvulas de control son cruciales para garantizar un sistema verdaderamente a prueba de fallos.

Fallar el último/derrapar el último (FL/DO)

En el modo fail last/drift open, la válvula de control permanece inicialmente en su última posición en caso de fallo. Sin embargo, a medida que el fluido continúa fluyendo, la fuerza del fluido finalmente empuja la válvula a la posición completamente abierta. Este modo se utiliza normalmente cuando los procesos toleran un aumento de caudal, como los sistemas de control de temperatura, en los que un cierto exceso de intercambio de calor puede no ser gravemente perjudicial para el proceso.

Último fallo/deriva cerrada (FL/DC)

Como contrapartida al modo FL/DO, el modo de fallo último/deriva cerrada dicta que una válvula de control permanecerá en su última posición ajustada en caso de fallo, pero derivará a su posición totalmente cerrada con el flujo de fluido continuado. Este modo es relevante cuando es necesario el corte completo del fluido, como en situaciones de fuga potencial o cuando el flujo ininterrumpido es peligroso.

Factores a tener en cuenta para determinar el ajuste ideal de las válvulas de control

Hay que tener en cuenta varios factores a la hora de responder a la pregunta "¿Las válvulas de control deben estar siempre en la posición qué?".

Condiciones de caudal y dimensionamiento de válvulas

Un dimensionamiento o posición incorrectos pueden provocar problemas en la válvula e ineficiencias en el sistema. El dimensionamiento adecuado de la válvula para condiciones de caudal mínimo, máximo y normal es vital para un rendimiento óptimo de la válvula y un mantenimiento mínimo.

Diseño de tuberías

Al diseñar el sistema de tuberías, es crucial garantizar un flujo suave y no turbulento en todos los casos. La posición de la válvula de control está muy influida por el diseño y la colocación de otros componentes, como válvulas antirretorno, diafragmas, reguladores y actuadores. La búsqueda de unas condiciones de flujo suaves garantiza que la válvula de control funcione de forma óptima y requiera un mantenimiento mínimo. Por lo tanto, determinar en qué posición deben estar siempre las válvulas de control debe estar en consonancia con el diseño general de las tuberías y los objetivos de rendimiento del sistema.

Materiales y juntas

El material del cuerpo de la válvula debe coincidir con el de la tubería y la brida, mientras que los materiales de los embellecedores deben ser resistentes a la corrosión y adecuados para la aplicación específica. Las juntas deben ser compatibles con las necesidades de temperatura, presión y compatibilidad química, garantizando un sellado hermético y una reducción de las fugas.

Cavitación y taponamiento

La cavitación y el parpadeo son problemas comunes en los sistemas de válvulas de control que pueden provocar el desgaste de las válvulas, daños, erosión y un rendimiento ineficaz. Un posicionamiento adecuado de las válvulas ayuda a mitigar estos problemas y a mantener la eficiencia general del sistema.

Posición de Válvula de control

VerticalLas válvulas de control suelen montarse en posición vertical, idealmente con el actuador en posición vertical. Esto garantiza un aislamiento térmico óptimo entre el fluido del proceso y la empaquetadura del prensaestopas, evitando la formación de hielo en el vástago de la válvula. Sin embargo, hay que tener cuidado al instalar válvulas de servicio criogénico (-100°C e inferiores), ya que no deben montarse con el actuador en posición horizontal.HorizontalAunque las válvulas de control pueden funcionar en cualquier orientación, la instalación preferida es con el actuador en posición vertical. Cuando se instala una válvula de control con el actuador en posición horizontal, debe prestarse especial atención al encamisado del vapor, asegurando un buen drenaje de condensados y la instalación de accesorios.

Válvula de control Directrices de instalación

1. Siga las directrices del fabricante para la instalación de la válvula.
2. Considere el diseño de tuberías para condiciones de flujo suave y no turbulento.
3. Dimensione la válvula adecuadamente según los requisitos del sistema y las condiciones de caudal.
4. Seleccione los materiales adecuados para el cuerpo de la válvula, el embellecedor y las juntas.
5. Mantener las distancias recomendadas entre la válvula de control y los componentes adyacentes, como bombas, codos, juntas de dilatación.
6. Instale la válvula de control con el actuador en la posición vertical preferida, si es posible.
7. En la instalación horizontal, preste especial atención a la camisa de vapor y a la orientación correcta de los accesorios.

Consejos de mantenimiento esenciales para un rendimiento óptimo de las válvulas

1. Siga las recomendaciones del fabricante en cuanto a los programas de mantenimiento de las válvulas.
2. Limpie a fondo las válvulas durante el mantenimiento para garantizar un rendimiento óptimo.
3. Evite el uso de grasas y lubricantes para el mantenimiento de las válvulas, a menos que lo especifique el fabricante.
4. Siga los valores de par de apriete adecuados durante el reensamblaje de la válvula para evitar fugas y fallos de funcionamiento.
5. Inspeccione periódicamente los componentes de la válvula en busca de desgaste y sustitúyalos según sea necesario.
6. Mantenga la zona de instalación de la válvula limpia y libre de residuos para evitar posibles daños.
7. Consulte al fabricante para conocer los requisitos de mantenimiento específicos del tipo de válvula o de la aplicación del sistema.

Conclusión

La posición óptima de las válvulas de control depende de varios factores, como el tamaño adecuado, el diseño de las tuberías, la selección de materiales y las necesidades específicas del sistema. En última instancia, las válvulas de control deben estar en una posición que satisfaga los requisitos del sistema, garantizando su funcionamiento seguro y eficiente.
El panorama del control de procesos industriales evoluciona continuamente, lo que exige actualizaciones continuas de las válvulas de control y los sistemas de instrumentación para permitir una integración sin problemas con las nuevas tecnologías de automatización. Como fabricante de válvulas de control de renombre, Dombor se compromete a fabricar mejores productos para nuestros clientes. Si tiene alguna pregunta o inquietud, no dude en ponerse en contacto con nosotros.