¿Qué es una válvula de control?

Las válvulas de control son componentes esenciales de los sistemas de automatización industrial, formados principalmente por actuadores eléctricos o neumáticos y cuerpos de válvula. Regulan el flujo de medios durante los procesos para adaptarse a los cambios en las cargas o las condiciones de funcionamiento. En este artículo se describen los tipos, los componentes y la importancia de las válvulas de control.

Tipos de válvulas de control

En los sistemas de control industrial, hay dos tipos comunes: las válvulas de control lineales y las rotativas, que desempeñan papeles cruciales en el control de fluidos.

Válvulas de control lineal

Las válvulas de control lineal son un tipo común, clasificadas en variedades de asiento simple y de doble asiento.

Válvulas de control de asiento simple

Las válvulas de control de asiento simple tienen una estructura sencilla formada por cuerpos de válvula, núcleos de válvula, asientos de válvula, actuadores, etc. Entre sus características se incluyen:

• Estructura compacta, volumen reducido, adecuada para espacios reducidos.
• Alta precisión de ajuste, rápida velocidad de respuesta, adecuada para aplicaciones con requisitos estrictos en parámetros como caudal y presión.
• Adecuadas para caudales pequeños y medianos, se utilizan habitualmente para controlar agua, vapor, gas y otros medios.

 

Válvulas de control de doble asiento

Las válvulas de control de doble asiento suponen una mejora con respecto a las de asiento simple y se caracterizan por:

• La adopción de una estructura de doble asiento, garantiza que la válvula funcione independientemente de la presión del medio, con un buen rendimiento de sellado.
• Gran capacidad de circulación, adecuada para aplicaciones de gran caudal.
• Baja fuerza de desequilibrio, funcionamiento estable, adecuado para situaciones con altas caídas de presión y bajos requisitos de fugas.

Válvulas de control rotativo

Las válvulas de control giratorias son otro tipo común, incluidas las válvulas de bola eléctricas de tipo V, las válvulas de globo de diafragma de control neumático y las válvulas de mariposa excéntricas, entre otras.

Válvulas de bola eléctricas tipo V

Las válvulas de bola eléctricas de tipo V son válvulas de control estructuralmente sencillas y operacionalmente flexibles, que se caracterizan por:

La estructura de la válvula de bola con baja resistencia al fluido, proporcionando un buen rendimiento de regulación de flujo.

• Adecuado para aplicaciones de alta viscosidad y alto contenido en partículas, como las industrias química y farmacéutica.
• El control preciso del caudal y los efectos de control estables se consiguen controlando la posición del núcleo de la válvula mediante actuadores eléctricos.

 

Válvula de control neumática Válvulas de globo de diafragma

Las válvulas de globo de diafragma de control neumático adoptan una estructura de diafragma, con las siguientes características:

• Estructura sencilla, estanquidad fiable, adecuada para aplicaciones con estrictos requisitos de estanquidad.
• Cómodo funcionamiento del actuador neumático, que permite una respuesta rápida y efectos de control estables.
• Adecuado para medios altamente corrosivos y aplicaciones de alta temperatura, como las industrias química y metalúrgica.

 

Válvulas de mariposa excéntricas

Las válvulas de mariposa excéntricas utilizan una estructura excéntrica, caracterizada por:

• Estructura sencilla, tamaño pequeño y fácil de instalar y mantener.
• Amplia gama de ajuste del caudal y rápida velocidad de respuesta.
• Adecuadas para aplicaciones de caudal elevado y presión media a baja, como sistemas de abastecimiento y drenaje de agua.

Componentes de las válvulas de control

Válvulas de control constan de mecanismos de accionamiento y cuerpos de válvula. El mecanismo de accionamiento propulsa la válvula y ajusta el caudal de fluido en función de la presión de la señal. Posteriormente, este desplazamiento acciona el núcleo de la válvula, lo que permite controlar la regulación del fluido. Los mecanismos de accionamiento neumático son un tipo común, conocido por su estructura sencilla, funcionamiento fiable, facilidad de mantenimiento y bajo coste, de ahí su uso generalizado.

Los actuadores neumáticos de diafragma son una forma común de mecanismo de accionamiento neumático. En las válvulas de control neumáticas, pueden producir efectos de avance e inversión, correspondientes a los estados de aire abierto y aire cerrado. Su principio de funcionamiento es el siguiente: En el efecto de avance, la fuente de aire entra en la cámara del diafragma a través de la tapa superior del diafragma, ejerciendo presión sobre el diafragma, comprimiendo el muelle de la bandeja, empujando así la varilla de empuje hacia abajo, consiguiendo la apertura del núcleo de la válvula.

Notas de instalación y aplicación

La instalación y el uso de válvulas de control neumáticas pueden llevar a cabo procesos de producción mediante una manipulación sencilla. Este tipo de dispositivo tiene una gran capacidad de respuesta y puede alcanzar altas velocidades de reacción tras su instalación. Además, el dispositivo es seguro y cómodo de usar durante el funcionamiento, lo que hace que los usuarios presten cada vez más atención a la instalación y aplicación de válvulas de control.

Métodos de instalación adecuados

To achieve better application purposes during the installation and use of pneumatic control valves, attention should be paid to whether the installation method of the product is reasonable. The installation effect directly influences the actual application. When installing and using control valves, it’s important to maintain a certain distance from the ground. If the control valve is installed too close to the ground, it will be inconvenient for maintenance operations. Maintaining a reasonable distance from the ground can provide convenient conditions for maintenance operations and also comply with the installation specifications of the device.

Pasos correctos para la instalación

Automatismo válvulas de control and pneumatic control valves need to be securely installed on horizontal pipelines, maintaining verticality. Additionally, fixed support operations need to be conducted at the valve position to achieve installation standards by adjusting the distance of the valve. To facilitate the use of control valves, personnel should also be careful not to add stress to the valves, as this can affect the valve’s smooth operation.

Requisitos del entorno de aplicación

Además, el entorno de aplicación de las válvulas de control no debe tener temperaturas excesivamente altas, y la humedad debe cumplir las normas. Una temperatura o humedad excesivas que superen el rango estándar afectarán negativamente a la aplicación de las válvulas de control. Unas condiciones ambientales adecuadas garantizan el funcionamiento estable y la prolongación de la vida útil de las válvulas de control.

Función e importancia de las válvulas de control en el sistema

Función de las válvulas de control

Válvulas de control are an indispensable component of industrial automation systems, often referred to as the “hands and feet” of process automation. They play a crucial role in regulating the flow of media in industrial production processes, directly influencing the quality and stability of systems.

Las válvulas de control neumáticas (también conocidas como actuadores neumáticos) funcionan con aire comprimido como fuente de energía. Se caracterizan por su estructura sencilla, funcionamiento fiable, rendimiento estable, bajo coste, fácil mantenimiento, resistencia al fuego y a las explosiones, etc. Pueden utilizarse no sólo en combinación con instrumentos de control neumáticos e instrumentos de combinación de unidades neumáticas, sino también con instrumentos de control eléctricos e instrumentos de combinación de unidades eléctricas mediante convertidores eléctrico-neumáticos o posicionadores de válvulas eléctrico-neumáticos. Se utilizan ampliamente en los sectores químico, petrolero, metalúrgico, de centrales eléctricas, textil y otros sectores industriales.

Debido a su sencilla estructura, las válvulas de control suelen pasar desapercibidas, lo cual es digno de mención. Las válvulas de control se instalan directamente en las tuberías de proceso y funcionan en condiciones duras, como alta temperatura, alta presión, congelación, toxicidad extrema, inflamabilidad, explosividad, permeabilidad, cristalización, fuerte corrosión y alta viscosidad. Su calidad afecta directamente al sistema. Una selección incorrecta o un mantenimiento inadecuado pueden provocar problemas. Por ejemplo, algunos bucles de control son inestables y oscilan continuamente. Si se introducen mejoras en la selección, cambiar el núcleo de válvula de característica lineal por un núcleo de válvula de característica logarítmica o cambiar la dirección del caudal puede mejorar mucho la calidad de la regulación. Además, algunas oscilaciones continuas durante el proceso de regulación no se deben a grados proporcionales excesivos o insuficientes del regulador, sino a una fricción seca excesiva en la caja de empaquetadura del vástago de la válvula, lo que hace que la acción sea muy lenta. Además, las fugas de la válvula causarán contaminación en la zona de la fábrica e incluso accidentes. Por lo tanto, hay que hacer hincapié en el papel de las válvulas reguladoras y reforzar su mantenimiento y conservación.

La importancia de las válvulas de control

• Control valves are throttling valve devices belonging to the category of moving components. In comparison with detection elements, transmitters, and controllers, control valves continuously alter the throttling valve’s flow area during the control process to adapt to changes in load or operating conditions, thereby adjusting control variables. Consequently, higher demands are placed on the sealing, pressure resistance, and corrosion resistance of control valve assemblies. For instance, sealing increases friction and dead zone of control valves, leading to poor control quality in control systems.
• Las válvulas de control demuestran una gran adaptabilidad, ya que se instalan en diversos procesos de producción en los que se dan altas temperaturas, bajas temperaturas, altas presiones, grandes caudales y pequeños caudales. Las válvulas de control necesitan diferentes funciones para satisfacer las demandas de diversas aplicaciones en distintas condiciones de funcionamiento.
• La acción estranguladora de las válvulas de control consume energía. Por lo tanto, es esencial hacer una elección racional teniendo en cuenta las compensaciones entre la reducción del consumo de energía, la disminución de las pérdidas de presión a través de las válvulas de control y la garantía de una mejor calidad de control. El medio de contacto de los materiales de las válvulas de control puede diferir del de los elementos de prueba, lo que impone mayores requisitos de resistencia a la corrosión, solidez y rigidez de las válvulas de control.
• Las válvulas de control también generan ruido durante la estrangulación. Por ejemplo, el destello se produce cuando la presión de salida de la válvula de control es inferior a la presión de vapor del líquido, mientras que la cavitación surge cuando la presión de salida de la válvula de control supera la presión de vapor del líquido. El ruido producido por las válvulas de control está relacionado con el diseño del paso de flujo de la válvula de control, la presión de funcionamiento y las características del medio controlado. En consecuencia, se plantean mayores exigencias a las válvulas de control en lo que respecta a la reducción del ruido y la reducción de la pérdida de presión.

Conclusión

En términos generales, la selección de las válvulas de control es el primer paso para garantizar el correcto funcionamiento de un sistema. Durante el proceso de selección deben tenerse en cuenta factores como el medio fluido, la presión de funcionamiento, el rango de temperatura y los requisitos de caudal. La elección de materiales y modelos adecuados es crucial para el funcionamiento estable a largo plazo del sistema.

La instalación de válvulas de control también requiere un diseño y una ejecución cuidadosos. La posición de instalación adecuada, la orientación correcta de la instalación y las conexiones estancas son fundamentales para garantizar el funcionamiento normal de las válvulas. Además, hay que prestar atención a las cuestiones de estanqueidad y fugas para evitar fugas en el sistema o presiones inestables.

El mantenimiento es un aspecto esencial para garantizar el funcionamiento eficaz a largo plazo de las válvulas de control. Las inspecciones y el mantenimiento periódicos pueden garantizar el funcionamiento normal de las válvulas y prolongar su vida útil. Esto incluye la limpieza, la lubricación, la comprobación de las juntas y la sustitución de las piezas desgastadas. Sólo mediante un mantenimiento adecuado pueden las válvulas de control mantener la estabilidad y eficacia del sistema.

En conclusión, las válvulas de control desempeñan un papel crucial en la producción industrial, y su selección, instalación y mantenimiento requieren una cuidadosa atención para garantizar la estabilidad y eficacia del funcionamiento del sistema. Sólo mediante una gestión y un mantenimiento cuidadosos pueden las válvulas de control desarrollar todo su potencial y garantizar el buen funcionamiento de la producción industrial.