VALVULAS CON VALVULAS CON SERVOMOTOR SERVOMOTOR

ELECTRICOELECTRICOluis camilo gomez luis camilo gomez

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VALVULA CON SERVOMOTORVALVULA CON SERVOMOTOR

El servomotor eléctrico es un motor eléctrico acoplado al vástago de la válvula a través de un tren de engranajes. El motor se caracteriza fundamentalmente por su par y por el tiempo requerido (usualmente 1 minuto) para hacer pasar la válvula de la posición abierta a la cerrada o viceversa. Existen básicamente tres tipos de circuitos eléctricos de control capaces de actuar sobre el motor: todo-nada, flotante y proporcional.

Características:Características:

El empleo de estas válvulas permite la El empleo de estas válvulas permite la regulación de caudales y, en consecuencia el regulación de caudales y, en consecuencia el mantenimiento de las variables controladas mantenimiento de las variables controladas (temperatura, presión, humedad, etc.) en los (temperatura, presión, humedad, etc.) en los valores deseados, resolviendo muchos valores deseados, resolviendo muchos problemas de regulación automática.problemas de regulación automática.Las válvulas motorizadas admiten presiones de Las válvulas motorizadas admiten presiones de trabajo hasta unos 16 kp/cm y temperaturas de trabajo hasta unos 16 kp/cm y temperaturas de hasta 120 grados.El tiempo de maniobra varía hasta 120 grados.El tiempo de maniobra varía entre 30 segundos y 5 minutos, según los entre 30 segundos y 5 minutos, según los casos.casos.

Aplicaciones:Aplicaciones:

Estas válvulas son adecuadas para aperturas de paso Estas válvulas son adecuadas para aperturas de paso parciales.parciales.Pueden aplicarse con cualquier tipo de fluido, dentro de Pueden aplicarse con cualquier tipo de fluido, dentro de las condiciones antes citadas: liquidas, gases, vapores, las condiciones antes citadas: liquidas, gases, vapores, etc.etc.Se emplean en los mismos tipos de instalaciones que Se emplean en los mismos tipos de instalaciones que las válvulas electromagnéticas.las válvulas electromagnéticas.Hay válvulas motorizadas de tres vías para la regulación Hay válvulas motorizadas de tres vías para la regulación progresiva de mezclas de fluidos (agua caliente y fría, progresiva de mezclas de fluidos (agua caliente y fría, agua recalentada y vapor), que mantienen una cierta agua recalentada y vapor), que mantienen una cierta temperatura o concentración. temperatura o concentración.

DIAGRAMA CONVENCIONAL DE DIAGRAMA CONVENCIONAL DE CONTROLCONTROL

Siendo:• m1 la entrada De señal a la válvula (normalmente 4 a 20 mA) y,• m siempre será el caudal de salida de la válvula y de ingreso al proceso.

para el caso de la válvula, se puede desdoblar según puede apreciarse a continuación:

Como se observa, el actuador convierte la señal de entrada en un desplazamiento lineal o rotacional (x) que trasladado al cuerpo permite el mayor o menor paso del caudal en juego. A continuación puede verse una válvula de control típica. Ésta se compone básicamente del cuerpo y del servomotor.

IMPORTANTE:

Debemos tener en cuenta las posibles acciones previstas para el actuador ante falla o falta de señal, esto es que ante ausencia de la misma,

la válvula cierre FC (fail close) o abra FO (fail open). Esto es importante y tiene relación directa con el proceso donde la válvula está inserta, la acción debe ser tal que la planta o circuito donde ella se encuentra vaya a condición segura ante falta de señal.

Existen básicamente tres tipos de circuitos Existen básicamente tres tipos de circuitos eléctricos de control capaces de actuar eléctricos de control capaces de actuar sobre el motor:sobre el motor:

Todo nadaTodo nada FlotanteFlotante ProporcionalProporcional

TODO NADATODO NADA

El circuito todo-nada consiste en un motor eléctrico unidireccional acoplado al vástago de la válvula con una leva que fija el principio y el final de la rotación del motor gracias a dos interruptores de final de carrera S1 y S2. Según la posición del elemento de control ( cierre entre los contactos 1-2 o 1-3) la válvula abre o cierra

controladorcontrolador

Como podemos ver, el elemento de Como podemos ver, el elemento de control solo tiene que conmutar entre dos control solo tiene que conmutar entre dos posiciones, para esto podemos utilizar un posiciones, para esto podemos utilizar un relé y que este se active o desactive relé y que este se active o desactive dependiendo del error que se genere en dependiendo del error que se genere en el sistema. Ejemplo: sistemas de control el sistema. Ejemplo: sistemas de control de nivel. Si el liquido sobrepasa el nivel de nivel. Si el liquido sobrepasa el nivel máximo, la válvula se cierra o si esta por máximo, la válvula se cierra o si esta por debajo del nivel mínimo, la válvula se abre debajo del nivel mínimo, la válvula se abre

Detector de Detector de nivel, activa o nivel, activa o desactiva un desactiva un relé en función relé en función del nivel. Lo del nivel. Lo podemos podemos utilizar para la utilizar para la acción de acción de control el control el servomotor servomotor eléctrico. eléctrico.

CIRCUITO FLOTANTECIRCUITO FLOTANTE

El circuito flotante consiste en un motor eléctrico bidireccional con interruptores de fin de carrera, acoplado al vástago de la válvula. El interruptor del controlador flota entre los dos contactos de accionamiento y es de disparo lento. El motor gira a la derecha o a la izquierda según el controlador cierre el contacto correspondiente y se para si el contacto móvil no toca ninguno de los fijos o bien cuando llega al final de su carrera.

Control flotanteControl flotante

Para que control flotante?Para que control flotante?

Cuando una válvula se mueve tan lento Cuando una válvula se mueve tan lento hay muchas oportunidades de que la hay muchas oportunidades de que la variable controlada se recupere hasta el variable controlada se recupere hasta el punto de control antes de que la válvula punto de control antes de que la válvula termine su movimiento si este caso se termine su movimiento si este caso se acopla con un controlador de tres acopla con un controlador de tres posiciones en vez de dos, tenemos un posiciones en vez de dos, tenemos un control flotante.control flotante.

Señales de salida en control Señales de salida en control flotanteflotante

Si la variable medida esta por encima del Si la variable medida esta por encima del rango permitido se cierra la válvularango permitido se cierra la válvula

Si la variable medida esta por debajo del Si la variable medida esta por debajo del rango permitido se abre la válvularango permitido se abre la válvula

Si la variable medida esta dentro del Si la variable medida esta dentro del rango establecido no se acciona la rango establecido no se acciona la válvula, se deja donde esté. válvula, se deja donde esté.

La imagen de la La imagen de la izquierda corresponde izquierda corresponde a la salida del control a la salida del control todo nadatodo nada

ventajasventajas

La ventaja principal de este tipo de control La ventaja principal de este tipo de control es que puede compensar los cambios de es que puede compensar los cambios de carga lentos del proceso desplazando carga lentos del proceso desplazando gradualmente la posición de la válvula, sin gradualmente la posición de la válvula, sin embargo no es apropiado si hay un embargo no es apropiado si hay un retardo importante o si los cambios de retardo importante o si los cambios de carga, aunque sean pequeños, son muy carga, aunque sean pequeños, son muy rapidos.rapidos.

CIRCUITO PROPORCIONALCIRCUITO PROPORCIONAL

El circuito proporcional está formado por un motor bidireccional, un relé de equilibrio y un potenciómetro de equilibrio. El controlador es un potenciómetro cuyo brazo móvil se mueve de acuerdo con el valor de la variable del proceso.

Control proporcionalControl proporcional

En este tipo de control existe una relación En este tipo de control existe una relación proporcional entre el tiempo de conexión-proporcional entre el tiempo de conexión-desconexión y el valor de la variable desconexión y el valor de la variable controlada.controlada.

El color negro indica el tiempo entre conexión-desconexión del controlador, como podemos ver este valor aumenta cuando la variable medida incrementa su valor, normalmente esta asociado con el error.

Aplicaciones especialesAplicaciones especiales

Cuando la válvula trabaja con altas Cuando la válvula trabaja con altas presiones es necesario que el motor presiones es necesario que el motor tenga un par suficientemente grande para tenga un par suficientemente grande para mover el vástago, en estas aplicaciones mover el vástago, en estas aplicaciones utilizamos un servomotor de CD por su utilizamos un servomotor de CD por su eficiencia.eficiencia.

Circuito de control servomotor CDCircuito de control servomotor CD

Formas de onda tipicaFormas de onda tipica

Apertura y cierre Apertura y cierre

Cuando se necesita cambiar la dirección Cuando se necesita cambiar la dirección del motor la señal de error (Ve) debe ser del motor la señal de error (Ve) debe ser desfasada 180º respecto de (Vs), esto desfasada 180º respecto de (Vs), esto activa el segundo SCR, ya que esta activa el segundo SCR, ya que esta polarizado de forma inversa. polarizado de forma inversa.