Válvula de control El ruido se clasifica en tres formas.

• La vibración mecánica de los componentes
• Ruido hidrodinámico
• Ruido aerodinámico

Ruido mecánico en la válvula de control

El ruido mecánico producido por la válvula de control es causado por:

• Las válvulas vibran debido a variaciones aleatorias de presión dentro del cuerpo de la válvula y/o al impacto del fluido sobre elementos móviles o flexibles.
• Vibraciones en el sistema de tuberías.
• Diseño inadecuado de la válvula
• Problema estructural

La vibración mecánica es un indicador del deterioro de los componentes de la válvula. La frecuencia y la intensidad del temblor son bajas. Los problemas de vibración mecánica afectan más a las válvulas de vástago que a las de jaula. La válvula de jaula tiene una mayor superficie de apoyo y es menos probable que produzca vibraciones.

Ruido hidrodinámico

Los flujos de líquidos generan ruido hidrodinámico. Cuando un fluido recorre un trayecto confinado, se producen burbujas de vapor. El resultado es un cambio de presión. Esto se conoce como flashing. La fase inicial de la cavitación es el flashing. Sin embargo, el flashing puede producirse sin la presencia de cavitación.

Cavitation is similar to flashing in that pressure is restored in the exit flow stream. It signifies that the bubbles have returned to a liquid state. The imploding bubbles’ energy dissipation generates noise. Cavitation generates noise in a valve with a wide frequency range. It does, however, have significant energy at frequencies below 600 Hz. The hydrodynamic is an indication of potential trim component deterioration.

El ruido hidrodinámico no es una preocupación importante en términos de seguridad humana porque suele ser de baja frecuencia e intensidad y, como tal, no pone en peligro a los trabajadores.

Ruido aerodinámico

El flujo inestable es la principal fuente de ruido aerodinámico de las válvulas. La turbulencia en la corriente de flujo está causada por el flujo inestable. A menudo se denomina ruido aeronáutico o de flujo.

El ruido aerodinámico depende de lo siguiente:

• Tamaño de la válvula de control
• Presión diferencial a través de la válvula de control
• Caudal

¿Cómo reducir el ruido de las válvulas de control?

Existen dos enfoques básicos para controlar el ruido de las válvulas: el tratamiento en la fuente y el tratamiento en la trayectoria. El ruido excesivo generado dentro de la válvula de control se suprime mediante el tratamiento del ruido en la fuente. El ruido posterior a la creación de ruido en la válvula se reduce mediante el tratamiento de la trayectoria.

No podemos eliminar el ruido de una válvula, pero podemos reducirlo hasta un punto que los operarios de la planta puedan soportar. Podemos mejorar la eficiencia de la planta y la vida útil de la válvula minimizando el ruido.

Existen muy pocos métodos para eliminar la válvula de control ruido.

¿Cómo reducir el ruido?

El procesamiento de fuentes y el procesamiento de trayectorias son métodos de reducción del ruido de las válvulas.

1. Enfoque directo (tratamiento en origen)

La generación de ruido puede reducirse mediante el tratamiento en origen.

Entre los tratamientos de origen habituales se incluyen:

• Embellecedores de la válvula de control de atenuación acústica
• Difusores en línea
• Difusores de ventilación que minimizan las turbulencias.
• El proceso de eliminar la fuente de ruido, que suele ser el embellecedor de la válvula, y dispersar la caída de presión en la región del puerto de la válvula empleando embellecedores de bajo ruido se conoce como tratamiento en origen. Para limitar la producción de ruido en las válvulas, se emplean embellecedores de reducción de ruido. La energía acústica se reduce limitando el efecto y la fuerza de la onda de choque.
• El tratamiento de la fuente para reducir la energía sonora en el origen es el método más eficaz y se utiliza ampliamente.
• Las válvulas de guillotina de jaula de bajo nivel sonoro contienen una serie de pequeñas piezas orificiales. El concepto de válvula silenciosa de dividir la energía acústica en vías de flujo más pequeñas es adecuado.

• La energía acústica se reduce limitando el efecto de la onda de choque y su fuerza. El problema más típico de este procedimiento es que el material sólido quede atrapado dentro de las aberturas microscópicas. La venganza hace que la energía acústica se desplace a una banda de frecuencia más alta. Debido a las vías de flujo limitadas, el problema más típico que se encuentra al utilizar esta técnica es el llenado del material sólido atrapado en el interior.
• Podemos disminuir la generación de ruido de la válvula reduciendo al mínimo la caída de presión a través de las piezas orificiales de la pared en fases. Cada fase impone una restricción definida al flujo, permitiendo que se desactive o expanda. Este tipo de restricción se instala justo aguas abajo de la salida de la válvula. Como resultado, la limitación adopta la forma de una placa con varios orificios.

El dispositivo se denomina comúnmente placa de expansión aguas abajo o difusor. El difusor es propenso a obstruirse con partículas vendidas.

2. Enfoque indirecto (tratamiento del trayecto)

Path treatment is a means of lowering noise after it has been generated from the valve trim to the pipe’s exit. The path treatment principle is to reduce sound propagation and transmission to the external sound field.

Los tratamientos típicos del camino incluyen:

• Aumento del grosor de la tubería,
• Añadir aislamiento acústico o térmico,
• Añadir silenciadores de tuberías en línea.

Dimensionamiento adecuado de las válvulas

El dimensionado correcto de la válvula es fundamental. La selección incorrecta de la válvula de control puede provocar un ruido excesivo.

Silenciador en línea

Existen dos tipos de silenciadores.

• Silenciador resonador
• Silencio absorbente

A resonator silencer’s main purpose is to reduce control valve noise. Many chambers in the resonator silencer have various tuned frequencies. The resonator silencer works well for a small frequency range.

El diseño más frecuente es un silenciador absorbente. Los materiales de relleno fibroso del silenciador absorbente varían. Los materiales de la empaquetadura fibrosa absorben el ruido. La energía sonora se convierte en cantidades modestas de calor a medida que las ondas sonoras se desplazan a través de las fibras del material absorbente.

Espesor de la tubería

El ruido generado en la válvula de control transita de la salida de la válvula a las tuberías aguas abajo. Aumentar el grosor de la pared de la tubería es un método que podemos utilizar para reducir la radiación general de ruido.

Aislamiento acústico

Aplicar un aislamiento de 50 mm de grosor a las tuberías disminuye el ruido.

Barrera acústica o cerramiento

Para reducir el ruido, el válvula de control y las tuberías podrían estar encerradas en una barrera acústica.

Normas a las que puede referirse:

• Exposición al ruido ocupacional, OSHA -1910.95
• Predicción del ruido aerodinámico de las válvulas de control (ISA 75.17)
• Válvulas de control de procesos industriales IEC 60534-8-4:2015
• Dimensionamiento de la válvula de control según ISA 75.01
• ISA 75.07 Medición del ruido en el laboratorio