La válvula de control lineal y de igual porcentaje describe la característica de flujo inherente de una válvula de control bajo una caída de presión constante. La característica instalada puede ser diferente porque la caída de presión disponible a través de la válvula cambia con el flujo del sistema. Seleccione la característica del sistema de proceso completo, el rango de flujo requerido, la relación de caída de presión de la válvula y el recorrido previsto, no solo de la variable controlada. La capacidad de rango de la válvula es una característica de la válvula probada, mientras que la reducción de la aplicación es el rango de flujo que el proceso instalado realmente debe controlar.
Dos válvulas de control pueden tener el mismo tamaño nominal, clase de presión y Cv nominal y, sin embargo, producir un comportamiento de proceso muy diferente.
Una válvula puede responder casi proporcionalmente al recorrido del vástago durante una prueba de capacidad de laboratorio. Otro puede aumentar la capacidad lentamente con un recorrido bajo y mucho más rápidamente cerca del extremo superior de la carrera. Sin embargo, después de la instalación, ambas respuestas pueden verse modificadas por la curva de la bomba, las pérdidas de las tuberías, la resistencia del equipo y la caída de presión cambiante a través de la válvula.
Esta es la razón por la que seleccionar un válvula de control lineal vs. igual porcentaje No se trata simplemente de elegir la característica tradicionalmente asociada a una aplicación concreta. El ingeniero debe distinguir las características inherentes de las características instaladas y luego confirmar si la válvula seleccionada proporciona un recorrido útil y una ganancia de proceso estable desde el flujo operativo mínimo al máximo.
Igual porcentaje versus válvula de control lineal: la decisión en una tabla
| Condición de selección | Se puede considerar la característica lineal | Se puede considerar la característica de igual porcentaje |
|---|---|---|
| Caída de presión de la válvula | Permanece comparativamente estable en todo el rango de flujo requerido | Cae significativamente a medida que aumenta el flujo del sistema |
| Rango de flujo requerido | Rango moderado con respuesta de proceso predecible | Amplio rango operativo con control de carga baja y alta |
| Respuesta de bajo recorrido | La capacidad aumenta más directamente con los viajes | La capacidad aumenta más gradualmente a menor recorrido. |
| Respuesta de recorrido superior | La capacidad continúa aumentando a un ritmo inherente similar | La capacidad aumenta más rápidamente hacia un mayor número de viajes |
Esta tabla es un punto de partida, no un reemplazo del tamaño instalado. La característica correcta debe verificarse utilizando los casos de proceso mínimo, normal y máximo reales.
Característica de flujo inherente: la válvula probada por sí misma
La característica de flujo inherente es la relación entre el recorrido de la válvula y el coeficiente de flujo cuando la caída de presión a través de la válvula de prueba se mantiene en un valor constante.
Describe cómo se diseñan la válvula y los internos para cambiar la capacidad. No incluye la resistencia cambiante del sistema de proceso conectado.
Característica inherente lineal
Con una característica inherente lineal ideal, incrementos iguales del recorrido de la válvula producen incrementos aproximadamente iguales del coeficiente de flujo mientras la caída de presión de la válvula permanece constante.
Característica inherente de igual porcentaje
Con una característica ideal de igual porcentaje, incrementos iguales de viajes producen cambios porcentuales aproximadamente iguales en el coeficiente de flujo existente.
Por lo tanto, la capacidad aumenta comparativamente lentamente a menor recorrido y más rápidamente hacia la parte superior de la carrera. Esto puede respaldar la controlabilidad con carga baja y al mismo tiempo preservar una mayor capacidad cerca del recorrido completo.
Característica de apertura rápida
Una característica de apertura rápida proporciona una gran parte de la capacidad nominal al principio de la carrera. Normalmente se asocia con funciones de encendido y apagado, alivio o secuenciación especial en lugar de una modulación continua precisa.
Característica instalada: lo que realmente ve el proceso
La característica de flujo instalado es la relación entre el recorrido de la válvula y el flujo del proceso después de que la válvula se ha instalado en el sistema completo.
Puede diferir de la característica inherente porque la caída de presión disponible a través de la válvula generalmente cambia con el flujo.
La presión total del sistema se consume en tuberías, accesorios, intercambiadores de calor, filtros, boquillas, elevación estática y otros equipos de proceso. En los sistemas accionados por bomba, la presión diferencial disponible también puede cambiar según la curva de la bomba y el punto de funcionamiento.
Un ajuste etiquetado como "lineal" no garantiza una relación lineal entre la señal del actuador y el flujo del proceso instalado. Asimismo, un recorte de igual porcentaje no garantiza que el sistema instalado permanecerá en igual porcentaje.
Autoridad de válvula y participación en la caída de presión
Cuando la válvula retiene una parte sustancial y relativamente estable de la caída de presión del sistema, su característica instalada permanece más cercana a la característica inherente.
Cuando la válvula recibe solo una pequeña parte de la caída de presión total del sistema a alto caudal, la característica instalada puede verse fuertemente distorsionada.
Tres escenarios de proceso
Escenario A: Caída de presión de la válvula comparativamente constante
Si la caída de presión de la válvula es casi constante y la ganancia del proceso es predecible, un interno lineal puede proporcionar una respuesta instalada útil.
Escenario B: Sistema de bombeo con pérdida de tubería creciente
En un sistema químico o de recirculación de agua, las pérdidas en tuberías y equipos pueden aumentar sustancialmente a medida que aumenta el flujo. Una característica de igual porcentaje puede compensar esta caída de presión.
Escenario C: amplio rango de carga
Los sistemas de vapor, gas combustible, agua de alimentación, agua de refrigeración y servicios de proceso pueden funcionar en un amplio rango de carga. A menudo se evalúa un porcentaje igual, pero el estilo del cuerpo de válvula, el ajuste reducido, la estrategia de rango dividido o las válvulas paralelas pueden ser más importantes que la característica sola.
La capacidad de rango no es lo mismo que la reducción del proceso
Rango de válvula
La capacidad de rango inherente describe la relación entre los coeficientes de flujo controlable máximo y mínimo en condiciones de prueba de válvula definidas.
Un rango publicado como 50:1, 100:1 o 300:1 no es una promesa de que el proceso instalado pueda controlar con precisión la misma relación de flujo.
Rechazo de solicitudes
La reducción de aplicaciones es la relación entre los flujos de proceso más altos y más bajos que el circuito de control instalado debe regular de manera confiable.
La reducción real puede estar limitada por el recorrido mínimo controlable de la válvula, el tamaño, la ganancia instalada, la fricción del asiento y del empaque, la resolución del actuador y del posicionador, la precisión del medidor de flujo, el ruido del sensor, el ajuste del controlador, las fugas, la cavitación, las intermitencias y el flujo obstruido.
Cómo la característica de flujo afecta el recorrido de la válvula
El mismo Cv requerido puede corresponder a diferentes recorridos de válvula dependiendo de la característica seleccionada y la curva de ajuste.
Utilice siempre la curva exacta de capacidad versus recorrido y el resultado del tamaño instalado del fabricante. Para ver la secuencia de tallas completa, consulte Cómo dimensionar una válvula de control.
Igual porcentaje frente a lineal por aplicación
| Solicitud | Punto de partida | Lo que debe ser verificado |
|---|---|---|
| Bajada de presión con presiones estables. | Se puede evaluar lineal | Variación de presión, flujo obstruido, ruido y empuje del actuador. |
| Agua bombeada o circuito químico | A menudo se evalúa un porcentaje igual | Curva de bomba, pérdidas en tuberías, caudal mínimo y autoridad de válvulas. |
| Control de carga de vapor | Comúnmente se considera el mismo porcentaje | Rango de carga, presión, flujo obstruido y ruido. |
| Control de nivel del tanque | Depende de la geometría del proceso y la estrategia de control. | Altura estática, comportamiento de la bomba y ganancia del proceso |
La selección de características no puede corregir la válvula incorrecta
Cambiar de porcentaje lineal a porcentaje igual no corregirá todos los problemas de control.
- Cuerpo de válvula sobredimensionado
- Cv máximo insuficiente
- Estilo de válvula incorrecto
- Borde bloqueado o erosivo
- Cavitación, destellos o ruido aerodinámico severo
- Empuje o torque del actuador insuficiente
- Banda muerta del posicionador, fricción o juego mecánico
Ver el Guía de selección de válvulas de control cuando la revisión de características indique que se debe cambiar el concepto de cuerpo, trim o actuador.
Por qué la caracterización de posicionadores no es un sustituto universal
Los posicionadores digitales y los sistemas de control pueden modificar la relación entre la señal de comando y el recorrido de la válvula, pero no pueden cambiar el Cv nominal máximo de la válvula, la geometría del ajuste físico, la resolución mecánica, los límites de servicio severo o la fuerza del actuador.
Hoja de trabajo de selección de características del comprador
- Definir el objetivo de control.
- Proporcionar caudal mínimo, normal y máximo con las presiones y temperaturas correspondientes.
- Calcule el Cv o Kv instalado.
- Compare la proporción de caída de presión de la válvula en todo el rango operativo.
- Revisar los viajes previstos en todos los casos operativos.
- Definir la reducción de solicitudes requerida.
- Revise la idoneidad del cuerpo de la válvula y de los internos.
- Verifique la cavitación, el parpadeo, el flujo obstruido, el ruido, la velocidad y la erosión.
- Confirme el empuje o torsión del actuador, la acción de falla y la resolución del posicionador.
- Solicite la curva exacta de capacidad versus recorrido para el modelo seleccionado.
Qué debe proporcionar el proveedor
- Cuerpo de válvula seleccionado y designación de internos
- Característica inherente
- Cv o Kv nominal
- Rango inherente publicado para el modelo seleccionado exacto
- Cv o Kv requerido para cada caso de proceso
- Viaje previsto con caudal mínimo, normal y máximo
- Característica instalada o revisión de ganancia cuando sea necesario
- Resultados de cavitación, destellos, flujo estrangulado, ruido y velocidad.
- Dimensionamiento del actuador y supuestos de utilidad mínima.
- Configuración del posicionador y caracterización de señales.
Solicite una revisión de las características de flujo
Envíe a Vcore Valve los casos de flujo mínimo, normal y máximo, las presiones correspondientes, las propiedades del fluido, la reducción requerida, el tipo de válvula, la señal del actuador y la posición de falla.
Recursos técnicos relacionados
- Cómo dimensionar una válvula de control
- Guía de selección de válvulas de control
- Productos de válvulas de control industriales
- Opciones de ajuste de válvula de control para cavitación y reducción de ruido
- Guía de selección de actuadores de válvulas
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre una válvula de control lineal y de igual porcentaje?
Una característica inherente lineal proporciona incrementos aproximadamente iguales del coeficiente de flujo para incrementos iguales de recorrido bajo una caída de presión constante de la válvula. Un porcentaje igual proporciona cambios porcentuales aproximadamente iguales en el coeficiente de flujo existente.
¿Cuál es la característica de una válvula de control instalada?
Es la relación real entre el recorrido de la válvula y el flujo del proceso después de que la válvula se instala en el sistema de tuberías.
¿Cuándo se debe seleccionar una válvula de control de igual porcentaje?
A menudo se evalúa cuando el rango de flujo requerido es amplio o cuando la caída de presión disponible a través de la válvula disminuye significativamente a medida que aumenta el flujo.
¿Cuándo se debe seleccionar una válvula de control lineal?
Se puede considerar cuando la caída de presión a través de la válvula permanece comparativamente estable y el proceso admite una relación más directa entre recorrido y capacidad.
¿La capacidad de rango de la válvula es lo mismo que la reducción del proceso?
No. La capacidad de rango inherente es una característica de la válvula probada. La reducción de la aplicación es la relación real de flujo de proceso máximo a mínimo que el circuito instalado debe controlar.
¿Puede un posicionador digital cambiar una válvula lineal en porcentaje igual?
Puede modificar la relación entre la señal de comando y el desplazamiento, pero no puede cambiar el ajuste físico, el Cv nominal, la fuerza del actuador o los límites de servicio severo.
