🍀 CUERPOS y OBTURADORES de las VÁLVULAS 🤓 NEUMÁTICAS 🍫

💢  Tipos de cuerpos y obturadores de las válvulas

👉   La siguiente figura el apartado b) muestra la sección transversal de una válvula que controla el gasto de un fluido.  💥

Sección transversal de una válvula

El cambio de presión en el actuador desplaza el diafragma y el vástago de la válvula. Como resultado, el obturador interior de la válvula se mueve dentro de ésta. El obturador restringe el flujo del fluido y su ubicación determina el gasto.

👌  Los cuerpos de las válvulas y los obturadores tienen formas diversas; la figura siguiente muestra algunas formas. 

👍  Válvulas de un asiento y válvulas de doble asiento

✌  Se denomina de un asiento la válvula en la que el fluido sólo tiene una trayectoria para recorrerla, y con ello sólo requiere un obturador para controlar el flujo. Se dice que una válvula tienen doble asiento cuando el fluido que entra por ella se divide en dos corrientes, como podemos observar en la primera figura de la sección transversal de la válvula, donde cada corriente pasa por un orificio controlado por un obturador, es decir, en este tipo de válvula hay dos obturadores.

☝  La válvula de un asiento tiene la ventaja de que su cierre es más hermético que el de una válvula de doble asiento; su desventaja es que la fuerza que el flujo ejerce sobre el obturador es mucho mayor, por lo que el diafragma del actuador tiene que aplicar fuerzas mucho mayores al vástago. Esto puede

ocasionar problemas en la colocación exacta del vástago. Las válvulas de doble asiento no tienen ese problema. La forma del cuerpo también determina si un aumento en la presión del aire producirá la apertura o cierre de la válvula.  💅

La forma del obturador define la relación que existe entre el movimiento del vástago y el efecto en el gasto. La siguiente figura el apartado a) muestra tres tipos de obturadores de uso común y el apartado b), la relación porcentual entre el gasto volumétrico y el desplazamiento del vástago de la válvula.

a) Formas de obturadores de bolsa, b) características de flujo

👽  Con el tipo de apertura rápida, a un cambio considerable del gasto corresponde un ligero movimiento del vástago de la válvula. Este tipo de obturador se utiliza cuando se necesita un control encendido/apagado (on/off) del gasto.

En el obturador de contorno lineal, el cambio de flujo es proporcional al cambio en el desplazamiento del vástago de la válvula, es decir:

Cambio en el gasto = k (cambio en el desplazamiento del vástago)

donde k es una constante. Si Q es el gasto del desplazamiento del vástago de la válvula S y Qmax es el gasto máximo para el desplazamiento máximo, Smax ,  se tiene que:

es decir, el porcentaje de cambio en el flujo es igual al porcentaje de cambio en el desplazamiento del vástago.

👀  Ejemplo práctico con un actuador de válvula

Para ejemplificar lo anterior considere el problema de un actuador cuyo desplazamiento total es 30 mm. Si está montado en una válvula con obturador lineal cuyo gasto mínimo es 0 y el máximo es 40 m3/s,   ¿ cuál será el gasto con un desplazamiento de vástago de a) 10 mm, b) 20 mm ? Dado que el porcentaje

del gasto es igual al porcentaje del desplazamiento del vástago: a) un porcentaje de desplazamiento de vástago de 33% produce un gasto de 33%, es decir, 13 m3/s; b) un porcentaje de desplazamiento de vástago de 67% produce un gasto de 67%, es decir, 27 m3/s.

Con el obturador de igual porcentaje, los cambios en porcentaje en el gasto son iguales a los cambios en porcentaje de la posición del vástago de la válvula, es decir:

donde ΔQ es el cambio experimentado en el gasto Q y ΔS el cambio en la posición de la válvula resulta del cambio anterior. Si la ecuación anterior expresa los cambios pequeños y luego se integra, se obtiene:

Al despejar el gasto Qmax, el cual está en función de Smax, se tiene que:

Al eliminar k de estas dos ecuaciones se tiene:

                                        y así 

Una característica de la relación Qmax/Qmin es la capacidad de rango (rangeabilidad).

Para ilustrar lo anterior, considere el problema de un actuador, con un desplazamiento total de vástago de 30 mm. Está montado en una válvula de control que tiene un obturador de igual porcentaje y un gasto mínimo de 2 m3/s y un gasto máximo de 24 m3/s. ¿Cuál será el gasto si el desplazamiento del vástago es: a) 10 mm, b) 20 mm? Con base en la ecuación:

tenemos que para a) Q =2 x (24/2)10/30 = 4.6 m3/s y para b) Q = 2 x (24/2)20/30 = 10.5 m3/s.

La relación entre el gasto y el desplazamiento del vástago es una de las características inherentes de la válvula. En la práctica, esto sólo se puede observar si las pérdidas de presión en el resto de la tubería son despreciables en comparación con la caída de presión a través de la válvula. Si las caídas de presión en la tubería son de tal magnitud que, por ejemplo, la mitad de la caída de la presión se produce en la válvula, una característica de operación de tipo lineal se convertiría casi en una característica de apertura rápida. Las características lineales tienen amplia aplicación en casos que requieren una respuesta lineal cuando la mayor parte de la presión del sistema cae al pasar por la válvula. El efecto de una caída de presión considerable en la tubería si se usa una válvula de igual porcentaje, es darle aún más características lineales. Por ello, si se necesita una respuesta lineal sólo una pequeña porción de la presión del sistema se pierde al pasar por la válvula, es recomendable usar una válvula de igual porcentaje.  💪

Escrito por Archie Tecnology