¿Cómo funcionan?

Las válvulas de control de caudal de nuestro socio tecnológico Equilibar® funcionan de una manera completamente diferente a las válvulas de control de flujo tradicionales.

En lugar de disponer de un solo asiento de válvula, la válvula Equilibar utiliza múltiples orificios sellados por un diafragma flexible. La válvula Equilibar está pilotada por una presión en la parte superior del diafragma que controla el flujo de fluido del proceso; que es proporcional a la "presión piloto" en el diafragma.

A medida que cambian los requisitos de caudal, el diafragma se mueve unos pocos milímetros para abrirse y cerrarse sobre algunos o todos los orificios, proporcionando un control instantáneo y sin fricción.

La válvula de control de caudal de Equilibar se concibió como un regulador de contrapresión de precisión, pero se configura fácilmente para controlar el caudal en un lazo PID de control de caudal con la ayuda de un controlador de presión electrónico.

A lo largo de los años, nuestros clientes han descubierto los importantes beneficios de este tipo de válvulas de control de caudal en aplicaciones exigentes de control de flujo donde la presión de suministro es en gran medida estable.

Figura 1. Esquema de funcionamiento de la válvula de control de caudal Equilibar

¿Cómo se realiza el control de caudal?

Una configuración sencilla de control de flujo emplearía: la válvula de control de flujo (FCV), un controlador de presión piloto electrónico y un caudalímetro. Vea la Fig. 1.

Un controlador proporcional-integral-derivativo (PID) monitoriza la entrada del caudalímetro (FT) y ajusta la presión piloto para controlar el flujo. Un controlador de presión electrónico traduce la señal electrónica del PID en una señal de presión para la presión piloto. El caudal se reduce al aumentar la presión piloto y se incrementa al disminuir la presión piloto. Vea la figura 2.

Cuando se usa una válvula de control de flujo (FCV), la presión y el flujo tienen una relación inversa, por lo que el esquema de control se configurará de manera diferente a las válvulas de control tradicionales. En aplicaciones de caudal, el lazo PID debe usarse en modo directo en lugar del modo inverso más común usado por las válvulas de control tradicionales. La presión debe aumentarse en respuesta a un aumento en el flujo.

En la gráfica de la figura 2 se pueden ver las respuestas de caudal opuestas de una válvula de control de globo tradicional (roja) y una Equilibar FCV (azul) en respuesta a la presión de actuación.

Figura 2. Respuesta del caudal a la actuación de presión de una válvula de control de flujo tradicional

y una válvula de control de caudal de Equilibar

¿Cuándo emplear válvulas de control de flujo de precisión?

En muchas aplicaciones de control de caudal de procesos químicos, una válvula de control tradicional de globo o de aguja será la solución más económica y conveniente, pero el uso de una válvula de control de flujo (FCV) de Equilibar tiene ventajas para las aplicaciones más exigentes:

  • Amplio rango de coeficiente de flujo de válvula requerido (Cv)
  • Gases y líquidos altamente corrosivos (utilizando cuerpos y diafragmas de aleaciones y materiales exóticos)
  • Alta temperatura (juntas disponibles hasta 500ºC)
  • Aplicaciones sanitarias y biofarmacéuticas (disponible con diafragmas USP Clase VI)
  • Tasas de flujo extremadamente bajas (controla Cv hasta 1E-9)
  • Control de caudal en fluidos con bifase
  • Reducido tamaño

Ventajas clave de rendimiento

Control de caudal con rangeabilidades superiores a 100:1

Una característica de las válvulas de control tradicionales es que tienen un rango de flujo limitado (o la relación máx./mín. del Cv efectivo, también llamada relación de reducción).

La mayoría de las válvulas de control que operan en aplicaciones de investigación, industriales o de procesos están limitadas a una relación entre 10:1 y 15:1. Las válvulas de control de flujo (FCV) de Equilibar pueden funcionar fácilmente en un rango de Cv superior a 100:1 y se han empleado en aplicaciones que han llegado a requeir de un rango de Cv de 250:1.

Controla fluidos multifase, mezclados, con burbujas y espumas

El diseño único de la válvula Equilibar le permite manejar corrientes de flujo de dos fases o de fase mixta manteniendo una alta precisión. Esto puede incluir procesos de gas/líquido, corrientes de flujo de agua/aceite o fluidos supercríticos.

Las válvulas tradicionales usan un solo asiento de válvula anular, a veces muy pequeño, de modo que cuando las gotas de líquido inundan la garganta de la válvula, la tasa de flujo volumétrico cae repentinamente a medida que el fluido más denso se acelera a través del orificio. Esta reducción momentánea en el flujo volumétrico interrumpe la estabilidad de la presión del proceso aguas arriba.

La exclusiva tecnología Equilibar utiliza un diafragma de sellado directo sobre múltiples orificios para controlar la caída de presión. El diafragma flexible puede variar su proximidad a los orificios casi instantáneamente para ajustarse a los diferentes requisitos de Cv de las diversas fases del fluido.

Aislados de las fluctuaciones de presión aguas abajo

Las válvulas de control de flujo (FCV) Equilibar proporciona un amortiguador contra los cambios en la presión aguas abajo.

Debido a que es un regulador de contrapresión, la válvula se ajustará automáticamente para mantener su presión de entrada en el punto de ajuste independientemente de los cambios en el puerto de salida. Cuando se usa una válvula de control tradicional, cualquier cambio en la presión aguas abajo requerirá un ajuste de control PID para permanecer estable.

Figura 3. Ejemplo de aplicación: Skid de inyección de agua con múltiples sistemas de control de flujo 

Soporta fácilmente fluidos corrosivos

Las válvulas de control de flujo (FCV) Equilibar se pueden construir con aleaciones de metales exóticos y polímeros, incluidos Hastelloy, titanio, circonio, PTFE y PVDF.

Combinadas con una selección de materiales para el diafragma y juntas tóricas compatibles con gases y líquidos altamente corrosivos, permiten que se puedan emplear en aplicaciones con fluidos corrosivos

Fácil mantenimiento

Disponen de una sola pieza móvil, lo que las hace muy fáciles de desmontar para su mantenimiento, volver a montar y volver a estar operativas de forma rápida y sencilla.

Diseño para altas temperaturas

Disponemos de diseños de válvulas que pueden utilizarse en aplicaciones de hasta 450C (840F).

Excelente rendimiento para tasas de flujo extremadamente bajas

Si necesita ayuda para definir cuál es la mejor configuración para su aplicación o para analizar sus necesidades para la medida y control de caudal, póngase en contacto con los ingenieros de aplicación de Rosetta Technology en el +34 91 805 19 10 o contáctenos por e-mail. ¡Estaremos encantados de ayudarle!