Un regulador de presión suele ser un dispositivo de control de presión autónomo que utiliza la presión del proceso y un resorte interno, diafragma, pistón o sistema piloto para mantener la presión aguas arriba o aguas abajo sin un controlador separado. Una válvula de control es normalmente el elemento de control final en un circuito externo que utiliza un transmisor, un controlador, un actuador y, a menudo, un posicionador. Elija un regulador para una tarea de control de presión local definida cuando la simplicidad y la independencia de los servicios públicos externos sean importantes. Elija una válvula de control cuando el proceso requiera cambios remotos de puntos de ajuste, múltiples variables de control, una integración de automatización más amplia, diagnósticos, acción de falla diseñada o control coordinado de la planta.
Un regulador de presión y una válvula de control pueden estrangular el fluido y cambiar la presión. Desde fuera, incluso puede parecer que realizan el mismo trabajo. Esto genera una pregunta común sobre adquisiciones:
¿Debería el proyecto utilizar un regulador de presión o una válvula de control?
La respuesta correcta depende menos del cuerpo de la válvula y más de la arquitectura de control. Un regulador generalmente detecta la presión mecánicamente o mediante un piloto y se ajusta solo sin un controlador separado. Una válvula de control recibe un comando de un sistema de control externo y puede responder a la presión, el flujo, la temperatura, el nivel u otra variable medida.
Esta guía compara válvula de control vs regulador de presión por principio de funcionamiento, precisión, respuesta de carga, servicios públicos, automatización, acción ante fallas, mantenimiento y riesgo de aplicación.
La diferencia en una mesa
| Artículo de comparación | Regulador de presión | válvula de control |
|---|---|---|
| Función primaria | Mantiene una presión definida aguas arriba o aguas abajo. | Modula el flujo para controlar la presión, el flujo, la temperatura, el nivel u otra variable del proceso. |
| señal de control | Generalmente detecta la presión del proceso directamente a través de un diafragma, pistón, fuelle o piloto. | Recibe un comando externo neumático, analógico, digital o de comunicación. |
| Energía externa | Los reguladores operados directamente y por piloto comúnmente funcionan sin energía eléctrica o de aire para instrumentos separada. | Normalmente requiere aire para instrumentos, electricidad, energía hidráulica u otra utilidad del actuador. |
| Ajuste del punto de ajuste | A menudo ajuste mecánico local; La carga remota es posible en diseños seleccionados. | Se puede cambiar de forma remota a través de PLC, DCS, controlador o lógica de supervisión. |
| Alcance del control | Generalmente dedicado a una función de control de presión. | Puede participar en estrategias de control en cascada, relación, anulación, rango dividido y multivariable. |
| Complejidad típica | Compacto y autónomo. | Incluye válvula, actuador, posicionador, transmisor, controlador y accesorios. |
| Principales preocupaciones de rendimiento | Caída, bloqueo, efecto de presión de suministro, fluencia, estabilidad del piloto y límites de la curva de flujo. | Dimensionamiento, ganancia instalada, banda muerta, fuerza del actuador, sintonización, cavitación, ruido e integridad de la señal. |
Cómo funciona un regulador de presión
Un regulador de presión equilibra las fuerzas para mover un elemento de válvula interno. Dependiendo del diseño, un resorte o una presión de carga actúa contra la presión detectada por una membrana, un pistón o un fuelle.
El regulador se abre o cierra automáticamente según cambian la demanda y la presión. Normalmente no espera a que un controlador independiente calcule una señal de salida.
Regulador reductor de presión
Un regulador reductor de presión controla la presión aguas abajo. Cuando la demanda aguas abajo aumenta y la presión comienza a caer, el regulador se abre más. Cuando la demanda aguas abajo disminuye y la presión aumenta, el regulador se mueve hacia la posición cerrada.
Los usos típicos incluyen:
- Distribución de gas natural
- Sistemas de gas para instrumentos
- Reducción de la presión del vapor
- Control de presión de agua y servicios públicos.
- Sistemas analizadores y de cilindros de gas.
- Control de presión de entrada del equipo
Regulador de contrapresión
Un regulador de contrapresión controla la presión aguas arriba del regulador. Se abre cuando la presión aguas arriba aumenta por encima de la condición establecida y acelera para mantener la presión aguas arriba requerida.
Esto es diferente de una válvula de alivio de presión. Un regulador de contrapresión es un dispositivo de control de procesos destinado al control de presión continuo o modulante. Una válvula de alivio o de seguridad es un dispositivo de protección seleccionado para descargar el exceso de presión en condiciones de sobrepresión definidas.
Para conocer los fundamentos de la protección contra sobrepresión, revise la Guía de válvulas de alivio de presión.
Regulador de operación directa
Un regulador de operación directa conecta el elemento sensor directamente al mecanismo de válvula interna. Es comparativamente simple, compacto y económico.
Su idoneidad depende de la variación de presión aceptable en todo el rango de flujo requerido. Grandes cambios en la demanda pueden producir una respuesta proporcional más amplia o una caída de la que permite el proceso.
Regulador operado por piloto
Un regulador operado por piloto utiliza un sistema piloto más pequeño para controlar la válvula principal. El piloto detecta la presión y utiliza el fluido del proceso o la presión de carga para posicionar la válvula principal.
Los diseños operados por piloto pueden proporcionar mayor capacidad, una banda proporcional más estrecha o un mejor control de presión en función de la demanda cambiante que un regulador básico de operación directa. Normalmente todavía se consideran autónomos cuando la presión del proceso suministra la energía operativa y no se requiere ningún servicio de planta separado.
Cómo funciona una válvula de control
Una válvula de control normalmente es parte de un sistema completo de retroalimentación o comando.
Un circuito típico de control de presión incluye:
- Un transmisor de presión mide la presión del proceso.
- Un controlador compara la medición con el punto de ajuste requerido.
- El controlador envía un comando al posicionador o actuador de la válvula.
- El actuador mueve el interno de la válvula.
- El flujo cambiado modifica la presión del proceso.
No es necesario que la variable controlada sea la presión. Se puede seleccionar el mismo paquete de válvulas para flujo, temperatura, nivel, composición u otro requisito del proceso cuando se utilizan el sensor y la lógica de control correctos.
Un paquete completo de válvulas de control puede incluir:
- Cuerpo de válvula de globo, de ángulo, rotativa, de mariposa o de obturador excéntrico
- Actuador neumático, eléctrico o hidráulico.
- Posicionador digital o electroneumático
- Regulador de filtro de aire
- válvula solenoide
- Finales de carrera o transmisor de posición
- Accesorios para aumentar el volumen o controlar la velocidad
- PLC, DCS o interfaz de controlador independiente
Para conocer la ruta de decisión completa sobre el cuerpo de la válvula y los internos, utilice la Guía de selección de válvulas de control.
Por qué la presión de un regulador no es perfectamente constante
Un punto de ajuste del regulador no debe interpretarse como una presión de salida perfectamente fija bajo cada condición de flujo y entrada.
caída
La caída es el cambio en la presión controlada a medida que cambia el flujo. En un regulador reductor de presión, la presión aguas abajo comúnmente disminuye a medida que aumenta la demanda de flujo.
Por lo tanto, la selección del regulador debe utilizar la curva de flujo del fabricante a la presión de entrada, presión de salida, medio y rango de flujo esperados. La región operativa útil es más importante que un valor de presión establecida de catálogo.
bloqueo
El bloqueo es el aumento de presión necesario para que el regulador pase de una condición de flujo a una condición completamente cerrada. Por lo tanto, la presión sin flujo puede ser mayor que la presión observada mientras fluye el fluido.
Efecto de presión de suministro
El efecto de la presión de suministro describe cómo un cambio en la presión de entrada afecta la presión de salida controlada. La dirección y magnitud dependen del diseño del regulador.
Los elementos de válvula balanceados, los sistemas piloto o las disposiciones de múltiples etapas pueden reducir el efecto, pero el comprador aún debe confirmar el desempeño publicado por el fabricante.
arrastrarse
La fluencia es un aumento gradual en la presión aguas abajo después de que el regulador debería haberse cerrado. Puede indicar contaminación, daños en el asiento, montaje inadecuado u otro problema de sellado.
No apruebe un regulador de presión basándose únicamente en la presión de entrada, el punto de ajuste de salida y el tamaño de la conexión. Revise su curva de flujo, caída, bloqueo, variación de presión de entrada, propiedades del medio y flujo máximo requerido.
Cuando un regulador de presión suele ser la mejor opción
Un regulador de presión puede ser la opción más práctica cuando se aplican las siguientes condiciones.
El deber es local y se basa en presiones
El dispositivo solo necesita mantener la presión aguas arriba o aguas abajo en un lugar. El proceso no requiere temperatura, flujo, nivel o control multivariable coordinado.
Los servicios públicos externos no están disponibles o son indeseables
Un regulador autooperado puede seguir funcionando sin aire para instrumentos, energía eléctrica, salida del controlador o infraestructura de comunicación.
La simplicidad es más importante que la automatización avanzada
Un regulador puede reducir la cantidad de instrumentos, cables, tramos de tubería, paneles de control y funciones de software necesarios para una estación de control de presión simple.
El rango de presión y flujo requerido se ajusta a la curva del regulador
El regulador seleccionado debe mantener la presión dentro de la banda permitida en todo el rango de flujo y presión de entrada esperado. No debe seleccionarse sólo para el punto de funcionamiento normal.
La respuesta mecánica local rápida es beneficiosa
Debido a que el regulador detecta la presión localmente, puede responder sin esperar un transmisor remoto, un cálculo del controlador y una ruta de comando. El rendimiento dinámico real todavía depende del tamaño del regulador, la disposición de los sensores, el volumen y la estabilidad del sistema.
Cuando una válvula de control suele ser la mejor opción
El punto de ajuste debe cambiar de forma remota
Una válvula de control puede recibir puntos de ajuste cambiantes desde un DCS, PLC o sistema de supervisión. Esto es útil para procesos por lotes, sistemas de seguimiento de carga, cambios de recetas y optimización de toda la planta.
La variable controlada no es sólo la presión
Una válvula de control puede regular:
- Flujo
- Temperatura
- Nivel
- Presión diferencial
- Proporción de mezcla
- condición de vapor
- Múltiples variables de proceso coordinadas
El proceso requiere una lógica de control avanzada
Las válvulas de control pueden participar en:
- control en cascada
- control de proporción
- Control de rango dividido
- control de anulación
- control anticipativo
- Apagado remoto o lógica de enclavamiento
Se requieren diagnósticos y retroalimentación de posición
Un posicionador digital puede informar recorrido, desviación de comando, condición del suministro de aire, indicadores de fricción y otra información de diagnóstico según el dispositivo y el sistema de comunicación seleccionados.
La acción fallida debe diseñarse de forma independiente
Un paquete de válvulas de control puede diseñarse para fallar al abrirse, fallarse al cerrarse o fallar en el lugar mediante la acción del resorte, energía almacenada, sistemas de bloqueo o arquitectura de control específica del proyecto.
La válvula debe soportar condiciones severas de caída de presión
Una válvula de control se puede suministrar con internos reducidos, jaulas de bajo ruido, internos anticavitación, reducción de presión de múltiples etapas, componentes endurecidos o estilos de cuerpo especializados.
Cuando sea posible cavitación, destellos o ruido aerodinámico elevado, revise Opciones de ajuste de válvula de control para cavitación y reducción de ruido.
Matriz de decisión por requisito del proyecto
| Requisito del proyecto | Punto de partida probable | Verificación de ingeniería |
|---|---|---|
| Reducción de presión local sencilla aguas abajo | Regulador reductor de presión | Curva de flujo, caída, bloqueo, variación de entrada y compatibilidad de asiento. |
| Mantener la presión aguas arriba en un proceso o línea de retorno. | Regulador de contrapresión | Acumulación, rango de flujo, destino de descarga y distinción del servicio de relevo. |
| Presión de distribución de vapor sin aire de instrumentos | Regulador de vapor operado directamente o por piloto | Calidad del vapor, colador, separador, disposición del condensado, variación de carga y banda de presión. |
| Punto de ajuste de presión remoto desde DCS | válvula de control | Alcance del transmisor, sintonización, actuador, posicionador, acción de falla y comunicación. |
| Control de presión coordinado con el caudal o la temperatura. | válvula de control | Estrategia de control, interacción entre lazos y ganancia de válvula instalada. |
| Rango de carga muy amplio y estabilidad de presión exigente | Regulador piloto o válvula de control después de comparar | Banda de control requerida, reducción de flujo, variación de entrada, servicios públicos y soporte del ciclo de vida. |
| Protección de seguridad contra sobrepresión | Válvula de seguridad o alivio | Código aplicable, presión de ajuste, capacidad de alivio y sistema de descarga. No sustituya un regulador o una válvula de control normal. |
Precisión del control: evite una afirmación universal
No es técnicamente correcto afirmar que cada válvula de control es más precisa que cada regulador.
Un regulador operado por piloto puede proporcionar un control de presión estricto y repetible en una tarea seleccionada adecuadamente. Una válvula de control de tamaño deficiente con banda muerta excesiva, sintonización incorrecta o un transmisor inadecuado puede funcionar peor.
La comparación debe utilizar criterios reales del proyecto:
- Variación de presión permitida
- Caudal mínimo, normal y máximo.
- Presión de entrada mínima y máxima
- Tiempo de respuesta requerido
- Frecuencia de cambio de consigna
- Volumen de proceso y dinámica de tuberías.
- Precisión de medición
- cobertura requerida
- Disponibilidad de servicios públicos y mantenimiento.
Un regulador se evalúa en gran medida a través de su desempeño de presión-flujo y sus límites operativos publicados. Una válvula de control se evalúa a través del tamaño de la válvula, el recorrido previsto, las características instaladas, la respuesta del actuador, la calidad de la medición y el ajuste del bucle.
Para Cv, Kv y requisitos de recorrido previsto, lea Cómo dimensionar una válvula de control.
Modos de falla y comportamiento de seguridad
Consideraciones sobre fallas del regulador
Los posibles problemas del regulador incluyen:
- Contaminación del asiento y aumento de presión aguas abajo
- Daño al diafragma, fuelle o piloto
- Línea de detección bloqueada
- Rango de resorte incorrecto
- Inestabilidad causada por sobredimensionamiento o mala disposición de las tuberías.
- Congelación, condensación o enfriamiento Joule-Thomson en servicio de gas
- Efecto de caída o presión de suministro fuera de la banda de proceso permitida
El resultado de una falla del diafragma o del piloto depende del diseño del regulador. Los compradores deben solicitar el comportamiento de falla documentado en lugar de asumir que el regulador siempre fallará.
Consideraciones sobre fallas de la válvula de control
Los posibles problemas de la válvula de control incluyen:
- Pérdida de aire de instrumentos o energía eléctrica.
- Fallo del posicionador o de la señal
- Subdimensionamiento del actuador
- Accesorios de acción de falla incorrectos
- Fricción del vástago o del eje
- Recorte de erosión, cavitación o taponamiento.
- Pérdida de señal del transmisor o salida del controlador.
La respuesta completa de falla de apertura, falla de cierre o falla en el lugar debe probarse como un paquete ensamblado.
Para la selección del actuador, utilice el Guía de selección de actuadores de válvulas.
Comparación de mantenimiento y ciclo de vida
| Área de Mantenimiento | Regulador de presión | válvula de control |
|---|---|---|
| Piezas mecánicas primarias. | Asiento, obturador o asiento, resorte, diafragma, pistón, fuelle y piezas piloto. | Cuerpo, internos, vástago o eje, empaquetadura, actuador, montaje y accesorios. |
| Calibración | Comprobaciones de presión y rendimiento; ajuste piloto cuando corresponda. | Cero/span del posicionador, recorrido, retroalimentación, bucle del controlador y pruebas de acción de falla. |
| Capacidad de diagnóstico | Generalmente limitado a menos que se instale instrumentación separada. | Puede incluir diagnóstico de válvula digital y retroalimentación de posición remota. |
| Requisito de soporte | Kits de reparación de reguladores, resortes, diafragmas, pilotos y datos de rendimiento de flujo. | Piezas de ajuste, empaquetaduras, sellos de actuadores, soporte del posicionador, herramientas de calibración y conocimiento del sistema de control. |
Información requerida antes de la cotización
Para un regulador de presión
- Servicio reductor de presión o contrapresión
- Medio y composición química.
- Presión de entrada mínima y máxima
- Presión controlada requerida y variación permitida
- Caudal mínimo, normal y máximo.
- Temperatura de funcionamiento y diseño.
- Tamaño y estándar de conexión
- Requisitos de materiales para el cuerpo, el revestimiento, el diafragma y el asiento
- Preferencia de operación directa, operación piloto o carga remota
- Condición esperada de falta de flujo y requisito de bloqueo
- Riesgo de ruido, congelación, condensación o contaminación.
- Manómetros, filtro, protección de alivio y documentación necesarios
Para una válvula de control
- Variable controlada y filosofía de control.
- Casos de proceso mínimo, normal y máximo
- Presión de entrada y salida para cada caso
- Propiedades del fluido y temperatura.
- Cv o Kv requerido y recorrido previsto
- Preferencia del cuerpo de la válvula y del ajuste, si se especifica
- Estándar y clase de fuga.
- Tipo de actuador y suministro mínimo de servicios públicos.
- Requisito de falla de apertura, falla de cierre o falla en el lugar
- Señal de control, retroalimentación y protocolo de comunicación.
- Área peligrosa, recinto y condiciones ambientales
- Requisitos de inspección, calibración y documentación.
Lista de verificación de decisiones de adquisiciones
- Definir la variable: ¿El dispositivo controla sólo la presión local u otra variable del proceso?
- Definir la arquitectura: ¿Debería ser autónomo o controlado por PLC/DCS?
- Defina el rango operativo: ¿Qué son el flujo y la presión de entrada mínimos, normales y máximos?
- Definir la banda de presión: ¿Cuánta variación de presión es aceptable en función de la demanda cambiante?
- Consultar utilidades: ¿Están disponibles el aire de instrumentos, la electricidad y las señales de control?
- Verifique los requisitos del punto de ajuste: ¿Es suficiente el ajuste local o los operadores deben cambiarlo de forma remota?
- Verifique el comportamiento de falla: ¿Qué debería pasar después de una pérdida de señal, potencia, diafragma o función piloto?
- Verificar servicio severo: ¿Son posibles ruidos, cavitación, destellos, erosión, congelación o medios sucios?
- Verificar mantenimiento: ¿Hay kits de reparación, herramientas de calibración, técnicos y repuestos disponibles?
- Mantenga la seguridad independiente: Confirme si se requiere alivio o protección de seguridad por separado.
Envíe el deber de control de presión antes de elegir el dispositivo
Proporcione el medio, el rango de presión de entrada, la presión controlada requerida, el rango de flujo, la temperatura, la filosofía de control, los servicios públicos disponibles, los requisitos de falla y el alcance de la documentación. Vcore Valve puede revisar si el proyecto debe utilizar un regulador autooperado, un regulador operado por piloto o un paquete de válvula de control accionada.
Recursos técnicos relacionados
- Guía de selección de válvulas de control
- Cómo dimensionar una válvula de control
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- Guía de selección de actuadores de válvulas
- Opciones de ajuste de válvula de control para cavitación y reducción de ruido
- Guía de válvulas de alivio de presión
- Productos de válvulas de control industriales
Referencias técnicas
- Emerson: reguladores reductores de presión
- Spirax Sarco — Aplicaciones de control de presión
- Swagelok — Gestión del efecto de la presión de suministro en reguladores
- Manual de válvulas de control de Emerson
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la principal diferencia entre una válvula de control y un regulador de presión?
Un regulador de presión normalmente detecta y controla la presión a través de un sistema piloto o mecánico interno. Una válvula de control normalmente recibe un comando externo de un controlador y puede regular presión, flujo, temperatura, nivel u otra variable.
¿Un regulador de presión requiere electricidad o aire para instrumentos?
Los reguladores de operación directa y muchos de operación piloto usan presión de proceso y no requieren electricidad ni aire de instrumentos por separado. Los sistemas reguladores cargados remotamente o controlados electrónicamente pueden utilizar utilidades adicionales.
¿Es un regulador de presión más preciso que una válvula de control?
No universalmente. El rendimiento depende de las curvas de flujo del regulador, la caída, la variación de la entrada y el diseño del piloto, o del tamaño de la válvula de control, la precisión del transmisor, la respuesta del actuador y el ajuste del bucle. Compare la banda de presión real permitida y el rango de funcionamiento.
¿Qué es la caída del regulador de presión?
La caída es el cambio en la presión controlada a medida que cambia el flujo. En un regulador reductor de presión, la presión de salida normalmente cae a medida que aumenta la demanda de flujo aguas abajo.
¿Se puede controlar un regulador de presión de forma remota?
Algunos reguladores operados por piloto, con domo o con presión admiten carga remota o ajuste de punto de ajuste. Un regulador convencional de accionamiento directo accionado por resorte normalmente se ajusta localmente.
¿Puede un regulador de presión reemplazar una válvula de seguridad?
No. Se utiliza un regulador para el control normal de la presión del proceso. Las válvulas de seguridad y alivio se seleccionan para protección independiente contra sobrepresión de acuerdo con el código aplicable y la capacidad de alivio requerida.
¿Cuándo debo utilizar una válvula de control en lugar de un regulador?
Utilice una válvula de control cuando el proyecto requiera cambios remotos de puntos de ajuste, control de variables distintas a la presión, integración con lógica DCS o PLC, diagnóstico, acción de falla diseñada o ajuste de servicio severo.
¿Qué datos se requieren para comparar un regulador y una válvula de control?
Proporcione el medio, el rango de presión de entrada, la presión controlada requerida, la variación de presión permitida, el flujo mínimo y máximo, la temperatura, los servicios públicos disponibles, la filosofía de control, los requisitos de falla y el alcance de la inspección.
