09.en.2026
Las válvulas de control, también conocidas como válvulas reguladoras, son dispositivos de control utilizados en el campo de la automatización industrial y el control de procesos. Pueden ajustarse automáticamente en función de las señales de control del sistema de automatización para modificar parámetros del proceso como caudal, presión, temperatura y nivel de líquido.
Las válvulas de control constan de tres partes principales: el cuerpo de la válvula, el actuador y los accesorios.
El cuerpo de válvulas es la estructura fundamental de la válvula de control, diseñada con un enfoque en el control de flujo. El actuador es responsable de mover el núcleo de la válvula para cambiar el área de flujo, mientras que los accesorios proporcionan funciones y rendimiento adicionales.
Las válvulas de control pueden clasificarse según las características de la carrera en tipos lineales y rotativos, y según su función y características en tipos lineales, con igual porcentaje y parabólicos.
Tipos lineales: válvula de un solo asiento, válvula de doble asiento, válvula de manguito, válvula angular, válvula de tres vías y válvula de diafragma;
Tipos rotativos:válvula mariposa, válvula de bola, válvula rotatoria excéntrica y válvula de control ultraligera completa.
Operación de conducción:tipos neumáticos, eléctricos e hidráulicos;
Forma de control:tipos de regulación, apagado y regulación de apagado;
Características del flujo:lineal, con igual porcentaje, parabólico o de apertura rápida.
Son adecuados para diversos medios, incluyendo aire, agua, vapor, medios corrosivos, barro y aceite.
Apertura y cierre de aire, acción directa e inversa
La apertura por aire y el cierre de aire de la válvula de control se refieren a todo el mecanismo de la válvula. A medida que aumenta la presión del aire sobre el diafragma, la válvula se abre gradualmente para abrir el aire y se cierra para cerrar el aire. Cuando no hay señal, la válvula de aire abierta se cierra y la válvula de cierre de aire está completamente abierta.
La acción directa e inversa de la válvula de control se refiere al actuador de la válvula de control del diafragma neumática. Cuando se introduce aire en la parte superior del diafragma, el tallo se mueve hacia abajo, lo que es acción directa. Cuando se introduce aire en la parte inferior, el tallo se mueve hacia arriba, lo que es una acción inversa.
Flujo-abierto y flujo-cierre están relacionados con el medio. Cuando el medio fluye en la dirección de apertura de la válvula, se denomina tipo flujo abierto.
Por el contrario, cuando fluye hacia el cierre de la válvula, se denomina tipo de cierre de flujo.
I. Formularios de acción de actuadores
(1) Acción directa e inversa del actuador neumático. Cuando aumenta la presión de aire de entrada del actuador neumático, el vástago se mueve hacia abajo, lo que es acción directa; por el contrario, cuando aumenta la presión de aire de entrada, el vástago se mueve hacia arriba, lo que es una acción inversa (véase la Figura 9-16).
(2) Montaje directo e inverso del mecanismo regulador. El núcleo de la válvula tiene dos formas: montaje directo y montaje inverso. Cuando el núcleo de la válvula se mueve hacia abajo y el área de flujo entre el núcleo y el asiento disminuye, se denomina válvula de montaje directo; Por el contrario, cuando el área de flujo aumenta a medida que el núcleo de la válvula se mueve hacia abajo, se denomina válvula de montaje inverso. Para válvulas de montaje directo de doble guiado, mientras el vástago de la válvula esté conectado al extremo inferior del núcleo de la válvula, se convierte en una válvula de montaje inverso. Para válvulas con diámetro nominal Dg < 25mm, they are generally single-guided, so only direct mounting valves are available.
(3) Formas de acción de actuadores. Los actuadores neumáticos tienen dos formas: abierto por aire y cierre por aire. Cuando la presión de la señal aumenta, la válvula se abre, lo que se llama aire-abierto; por el contrario, cuando la presión de la señal aumenta, la válvula se cierra, lo que se denomina cierre de aire. Dado que el actuador tiene acciones directas e inversas, la válvula de control (con núcleo de válvula de doble guía) también tiene acciones directas e inversas, por lo que la apertura o cierre de aire del actuador neumático se forma mediante esta combinación, como se muestra en la Figura 9-16.
Para válvulas de control de diámetro pequeño, la señal de salida suele cambiarse cambiando las acciones directas e inversas del actuador para lograr una apertura o cierre de aire; En las válvulas de control de gran diámetro, normalmente se modifica las acciones directa e inversa de la válvula de control para lograr que se abra o cierre de aire.
II. Posicionador
El posicionador se utiliza junto con el actuador neumático del diafragma.
1) Acción positiva del posicionador de válvulas: Cuando aumenta la señal de entrada, la presión de salida al diafragma aumenta;
2) Acción inversa del posicionador de válvulas: Cuando la señal de entrada aumenta, la presión de salida al diafragma disminuye;
Los actuadores de acción positiva y los posicionadores trabajan juntos para lograr la función de actuadores de acción positiva;
Los actuadores de acción positiva y los posicionadores de acción inversa trabajan juntos para lograr la función de actuadores de acción inversa;
Los actuadores de acción inversa y los posicionadores de acción positiva trabajan juntos para lograr la función de actuadores de acción inversa;
Los actuadores de acción inversa y los posicionadores de acción inversa trabajan juntos para lograr la función de actuadores de acción positiva;
III. Válvula de control FC (apertura de aire o cierre de fallo) o FO (cierre de aire o apertura fallada)
La elección entre aire abierto y aire cerrado se considera desde la perspectiva de la seguridad del proceso. Cuando se corta la fuente de aire, si la válvula es más segura en posición cerrada o abierta. Por ejemplo, en el control de combustión de un horno de calefacción, la válvula de control se instala en la tubería de gas combustible para controlar el suministro de combustible en función de la temperatura del horno o de la temperatura del material calentado en la salida del horno de calefacción. Por ahora, es más seguro elegir una válvula de aire abierto.
Una válvula de control abierta por aire significa que la válvula está completamente cerrada cuando no hay aire, y la válvula se abre cuando hay aire. Cuando no hay señal, la válvula se cierra y la válvula se abre cuando hay una señal de entrada. Además, cuanto mayor es la señal, mayor es la apertura de la válvula. Cuando la señal está en su máximo, la válvula está completamente abierta.
El tipo de aire abierto (Aire a Abierto) significa que cuando aumenta la presión del aire en el diafragma, la válvula se mueve en la dirección de apertura creciente y, cuando alcanza el límite de presión de aire de entrada, la válvula está completamente abierta. Por el contrario, cuando la presión del aire disminuye, la válvula
se mueve en la dirección de cierre y, cuando no hay aire de entrada, la válvula se cierra completamente. Por ello, la válvula tipo aire abierto a veces se denomina fallo-cierre (FC).
El tipo de cierre de aire (aire a cierre) se mueve en dirección opuesta al tipo de aire abierto. Cuando aumenta la presión del aire, la válvula se mueve en la dirección de cierre; Cuando la presión del aire disminuye o no está, la válvula se mueve en la dirección de apertura o se abre completamente. Por ello, a veces se le denomina fail-open (FO). Durante el uso, las posiciones de fallo más comunes son (FO, FC, FL), donde FO significa que la válvula no se abre o cierra debido a un fallo de la fuente de aire.
Para las posiciones de fallo de válvulas neumáticas, se dividen principalmente en varias situaciones:
1) Bajo la acción de enclavamiento del dispositivo neumático de válvula, la posición de la válvula debe tener las siguientes situaciones:
FC - Cuando se pierde la fuente de aire, la válvula está en posición cerrada;
FO-Cuando se pierde la fuente de aire, la válvula está en posición abierta;
FL - Cuando se pierde la fuente de aire, la válvula está en una posición momentánea y permanece;
FLC-Cuando se pierde la fuente de aire, la válvula mantiene su posición pero tiende a cerrarse, y la válvula queda en posición cerrada (el gas en el cilindro se extrae);
FLO-Cuando se pierde la fuente de aire, la válvula mantiene su posición pero tiende a abrirse, y la válvula queda en posición abierta (el gas en el cilindro se extrae).
2) Bajo la acción de enclavamiento de un dispositivo regulador o de válvula de cierre, la posición de la válvula debe presentarse en las siguientes situaciones:
FC - Cuando se pierde la fuente de aire o la válvula solenoide pierde potencia, la válvula está en posición cerrada;
FO-Cuando se pierde la fuente de aire o la válvula solenoide pierde potencia, la válvula queda en posición abierta;
AFL/EFC-
1) Cuando se pierde la fuente de aire y la válvula solenoide no pierde potencia, la válvula mantiene su posición;
2) Independientemente de si se pierde la fuente de aire o la válvula solenoide pierde potencia, la válvula está en posición cerrada;
AFL/EFO-
1) Cuando se pierde la fuente de aire y la válvula solenoide no pierde potencia, la válvula mantiene su posición;
2) Independientemente de si se pierde la fuente de aire o de si la válvula solenoide pierde potencia, la válvula está en posición abierta.
Las válvulas neumáticas logran funciones de corte, conexión y regulación mediante señales de salida, con velocidades de apertura y cierre relativamente rápidas. A menudo se utilizan para un cierre rápido en dos posiciones y también pueden emplearse para la regulación del flujo. Al combinar diferentes accesorios, se pueden lograr diversos métodos de control.
Las válvulas de control abiertas por aire aumentan el área de flujo con el aumento de la presión de señal; mientras que las válvulas de cierre de aire reducen el área de flujo con el aumento de la presión de señal.
Selección del tipo de válvula de control
Existen muchos tipos de cuerpos de válvulas de control, siendo los más comunes que incluyen de un solo asiento recto, doble asiento recto, ángulo, diafragma, flujo pequeño, de tres vías, rotatorio excéntrico, mariposa, manga y bola.
Al tomar decisiones específicas, se pueden tener en cuenta las siguientes consideraciones:
(1) Forma y estructura del núcleo de válvulas
Principalmente se consideran factores como características de flujo seleccionadas y fuerzas desequilibradas.
(2) Resistencia al desgaste
Cuando el medio fluido es una suspensión que contiene partículas abrasivas de alta concentración, el material interno de la válvula debe ser duro.
(3) Resistencia a la corrosión
Debido a la naturaleza corrosiva del medio, es preferible elegir una válvula con una estructura sencilla.
(4) Temperatura y presión media
Cuando la temperatura y presión del medio son altas y fluctúan significativamente, se debe seleccionar el material del núcleo y el asiento de la válvula con cambios mínimos de temperatura y presión.
(5) Prevenir el parpadeo y la cavitación
El destello y la cavitación solo ocurren en medios líquidos. En los procesos de producción reales, el tapajuntado y la cavitación pueden causar vibración y ruido, acortar la vida útil de la válvula, por lo que al seleccionar una válvula es necesario evitar que esta genere flashes y cavitación.
Selección del actuador de válvula de control
Para garantizar el funcionamiento normal de la válvula de control, el actuador seleccionado debe generar suficiente fuerza de salida para asegurar un alto sellado y apertura de válvula.
Para actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos de doble acción, generalmente no hay muelles de reset. La magnitud de la fuerza no está relacionada con su dirección de operación. Por lo tanto, la clave para seleccionar un actuador reside en determinar la fuerza máxima de salida y el par motor de la acción. En actuadores neumáticos de simple acción, la fuerza de salida está relacionada con la apertura de la válvula, y la fuerza que aparece en la válvula de control también afectará a las características de movimiento, por lo que es necesario establecer un equilibrio de fuerzas en todo el rango de apertura de la válvula de control.
Determinación del tipo de actuador
Tras determinar la fuerza de salida del actuador, se selecciona el actuador correspondiente según los requisitos del entorno de proceso. Cuando existen requisitos de resistencia a explosiones en el lugar, deben utilizarse actuadores neumáticos. Desde una perspectiva de ahorro energético, los actuadores eléctricos deben usarse tanto como sea posible. Si se requiere una alta precisión en el control, se pueden seleccionar actuadores hidráulicos, como el control de velocidad de máquinas transparentes en centrales eléctricas, el control de temperatura de reactores catalíticos en refinerías, etc.
Selección del modo de acción de la válvula de control
El modo de acción de la válvula de control solo es aplicable al seleccionar un actuador neumático. El modo de acción se forma por la combinación de las acciones positiva e inversa del actuador y la válvula. Existen cuatro formas combinadas: positiva-positiva (tipo air-close), positiva-reversa (tipo aire-abierto), inversa-positiva (tipo aire-abierto) y reversa-reversa (tipo air-close), que forman dos tipos de modos de acción de válvulas de control, aire-abierto y aire-cerrado.
Al seleccionar el modo de acción de la válvula de control, considera principalmente tres aspectos:
a) Seguridad en la producción de procesos;
b) Características del medio;
c) Garantizar la calidad del producto, con la mínima pérdida económica.
