¿Cómo seleccionar válvulas de control para sistemas de vapor?

El criterio a seguir para seleccionar válvulas de control para sistemas de vapor se basa en las opciones de control automático disponibles, por lo que las decisiones que deben tomarse antes de hacerlo dependerán de una serie de factores variables; algunos de los cuales, como el coste, las preferencias personales y la moda actual, sólo se pueden considerar en cada caso específico y no se pueden incluir en este artículo.

De manera orientativa, las opciones de control automático que deben tomarse en cuenta al momento de seleccionar válvulas de control para sistemas de vapor son:

• Aplicación.
• Fuerza motriz.

En primer lugar, para seleccionar válvulas de control para sistemas de vapor de manera adecuada, se requieren detalles de la aplicación y el proceso en sí, como, por ejemplo:

• ¿Existen características de seguridad que afectan? Por ejemplo, de posición de seguridad de la válvula es de resorte cierra o resorte abre. ¿Se requiere un control separado para el límite alta y baja?
• ¿Qué estamos controlando? Por ejemplo, temperatura, presión, nivel, caudal.
• ¿Cuál es el medio y sus propiedades físicas? ¿Qué caudal tiene?
• ¿Cuál es la presión diferencial a través de la válvula de control en toda la gama de carga?
• ¿Cuáles son los materiales de la válvula y las conexiones en los extremos?
• ¿Qué tipo de proceso está siendo controlado? Por ejemplo, ¿Un intercambiador de calor utilizado para calefacción o para un proceso?
• Para control de la temperatura, ¿El punto de consigna de la temperatura es fijo o variable?
• ¿La carga es constante o variable? Y, si es variable, ¿Cuál es la escala de tiempo para el cambio, rápida o lenta?
• ¿La temperatura a mantener es de naturaleza crítica?
• ¿Se precisa un control de lazo simple o múltiple?
• ¿Qué otras funciones (si las hubiese) debe llevar a cabo el control? Por ejemplo, control de temperatura de un sistema de calefacción normal, pero añadiendo una protección contra heladas durante los períodos de “parada”.
• ¿La planta o proceso están en un área peligrosa?
• ¿Es corrosivo por naturaleza la atmósfera/ambiente o la válvula está instalada en el exterior o en una zona “sucia”?
• ¿Qué fuerza motriz está disponible, electricidad o aire comprimido, y a que voltaje o presión?

Una vez definida la aplicación, el segundo aspecto para seleccionar válvulas de control para sistemas de vapor es la fuerza motriz, que es el principio activo que acciona la válvula o dispositivo de control. Generalmente, este dispositivo suele ser eléctrico o con aire comprimido (para un sistema neumático), electroneumático (una mezcla de los dos).

Los sistemas de control autoaccionados no precisan de una fuerza motriz externa para funcionar; es decir, generan su propia fuerza de accionamiento, ya que incorporan un sistema cerrado de presión hidráulica o de expansión de fluido. Algunas veces, la propia aplicación puede determinar la fuente de accionamiento. Por ejemplo, si el control está en un área peligrosa, puede ser preferible un accionamiento neumático o autoaccionado que los costosos controles eléctricos “intrínsecamente seguros” (explosión proof).

Características de las opciones de fuente de accionamiento

• Controles autoaccionados

  • Ventajas:
    • Robustos, sencillos, tolerantes a los entornos ‘hostiles’.
    • Fáciles de instalar y de poner en marcha.
    • Proporcionan un control proporcional de muy alta rangeabilidad.
    • Los controles pueden ser pedidos para que abran o cierren en caso de un rebasamiento inaceptable de la temperatura.
    • Son seguros para el uso en zonas peligrosas.
    • Relativamente libres de mantenimiento.
• • Inconvenientes:
    • Los controles de temperatura autoaccionados pueden ser relativamente lentos en reaccionar, no están provistos de funciones de control integral y derivativo
    • No pueden retransmitir datos.

• Controles eléctricos

  • Ventajas:
    • Posicionamiento altamente preciso.
    • Los controladores están disponibles para dar alta versatilidad con modo de control todo-nada o combinación P+I+D y salida multifunción.
  • Inconvenientes:
    • El funcionamiento de las válvulas eléctricas es relativamente lento, lo que quiere decir que no siempre son adecuadas para cambios repentinos de los parámetros del proceso como control de presión de cargas que cambian rápidamente.
    • La instalación y puesta en marcha es tanto eléctrica como mecánica, por tanto, se debe tener en cuenta la instalación de una fuente de alimentación independiente y el coste del cableado.
    • Los actuadores eléctricos tienden a tener un funcionamiento menos suave que los neumáticos. Para funciones de seguridad se precisan actuadores con resorte para que el resorte abra o cierre a fallo de suministro eléctrico. Este puede reducir sustancialmente la fuerza de cierre y generalmente tienen un coste más elevado.
    • Para utilizar en zonas peligrosas se precisan controles eléctricos intrínsecamente seguros o a prueba de explosiones. Son una propuesta que resulta costosa y, por tanto, puede que sea necesario una solución neumática o electroneumática. Se necesitan técnicas especiales para la instalación en este tipo de zonas peligrosas.

• Controles electroneumáticos

  • Ventajas:
    • Los controles electroneumáticos combinan las mejores características de los controles electrónicos y neumáticos. Estos sistemas constan de un actuador neumático con válvula, un controlador eléctrico/electrónico, sensores y un sistema de control además de un posicionador o convertidor electroneumático.
    • La combinación proporciona la potencia y funcionamiento suave de un actuador neumático/ válvula con la velocidad y precisión de un sistema de control electrónico. La operación de apertura o cierre por fallo puede ser instalada sin penalizar el coste y con la utilización de ‘barreras’ adecuadas y/o configurando la parte eléctrica/electrónica del sistema para áreas de ‘seguridad’. Se pueden utilizar donde se requiera seguridad intrínseca.
  • Inconvenientes:
    • Requieren suministro de aire comprimido y eléctrico, aunque normalmente no suele ser un problema en entornos industriales.

Finalmente, hay que tener en cuenta tres factores importantes al considerar una aplicación y la fuerza de accionamiento requerida:

• Cambios en la carga.
• Si el valor de consigna es crítico o no.
• Si el valor de consigna tiene que ser variado.

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