Reductora de presión con válvulas de cartucho, normalmente cerrada

REDUCTORA DE PRESIÓN CON VÁLVULAS DE CARTUCHO

SIMULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA REDUCTORA CON CONO DE MANDO NORMALMENTE CERRADO

(Válvula piloto normalmente abierta)


ESQUEMA DE LA SIMULACIÓN

X Y

F

Z2


ESQUEMA DE LA SIMULACIÓN – MOTOR PARADO

El estrangulador está totalmente abierto

R0Motor

Parado


MOTOR EN MARCHA – VÁLVULA DESCARGANDO


R0Motor en Marcha


MOTOR EN MARCHA – VÁLVULA DESCARGANDO


R0Motor en Marcha

La reductora permite el paso de un caudal de fuga qP al ser normalmente abierta.

PE

PMuelle

PI

RT

qP=qP


VÁLVULA DESCARGANDO

R0


QVS=0

UTBES

PP

VS

QQQ

qq

0Q

===

=

QE

QS

QUTB

MuelleEI

Muelle2

PTIE

PP0P

PqRP PP

=⇒==⋅=−=∆

Existe un caudal de fuga qP a través del chiclé o tobera

Como consecuencia de la ∆P en la

tobera el mando se abre

PI

RTPMuelle

qP=qP


R0


QE

QS

QUTB

UTBES

PP

VS

QQQ

qq

0Q

===

=

P0P

0PP

0QRP

MuelleE

SI

2S0S

=−≈=

≈⋅=

PE

PS

PI

PR


qP=qP

QVS=0


GRÁFICA DE LA EVOLUCIÓN – VÁLVULA DESCARGANDO

R0

QS

PS=PI

Q P

qP

PE

PE-PI=PM

PE



R0


El estrangulador está parcialmente cerrado

SECUNDARIO PARCIALMENTE EN CARGA

R1



QVS=0


R1

qP=qP

UTBES

PP

VS

QQQ

qq

0Q

===

=

QE

QS

QUTB




UTBES

PP

VS

QQQ

qq

0Q

===

=

PS

PS = Presión de la salida o secundario

PI = Presión en la cámara del muelle

PE = Presión de la entrada o primario

MuelleIE

SI

R2

S1S

PPP

PP

PQRP

==

<⋅=

−

PR PM = Presión calibrada del muelle.

PR = Presión de taraje de la reductora piloto

PVS = Presión de taraje la válvula de seguridad

PI qP=qP

QVS=0

QE

QS

QUTB

R1


R0

Q P


R1

QUTB= QE= QS

QVS=0

PE-PI=PM

PS=PI

PE

qP



R1


El estrangulador está más parcialmente cerrado

SECUNDARIO EN CARGA Y REDUCTORA EN FUNCIONAMIENTO

La válvula piloto (reductora) ha comenzado a cerrar

R2

El cono de mando

comienza a cerrar



R2

El equilibrio de esfuerzos en el cono de mando busca mantener la ecuación PE-PI=PMuelle (PMuelle = presión calibrada).

Y el equilibrio de la válvula piloto reductora se cierra para evitar que no sea por su causa que la presión en el secundario suba por encima de su regulado PR, lo que hace aparecer la RVP (resistencia variable piloto). Esto hace subir la presión en PI obligando a subir la presión en PE cerrando el cono de mando, lo que hace aparecer una RVC (resistencia variable en el cono de mando).

RT

RVP

QVS=0

QE

QS

PE

PSPR

PVS

PI

RVC

PSEUTB

VS

T

MuelleP

qQQQ

0QR

Pq

+===

=

qP=qP



R2


Y el equilibrio de la válvula piloto reductora se cierra para evitar que no sea por su causa que la presión en el secundario suba por encima de su regulado PR, lo que hace aparecer la RVP (resistencia variable piloto). Esto hace subir la presión en PI obligando a subir la presión en PE cerrando el cono de mando, lo que hace aparecer una RVC (resistencia variable el cono de mando).

RT

RVP

QVS=0

QE

QS

PE

PSPR

PVS

PI

RVC

VC

VPT

2P

S

S

2PVPT

S

REVC

2PVPR

2PTE

IMuelleE ; MuelleIE

2PVPRI

R

RR

q

Q

Q

q)R(R

Q

PPR

qRPqRP

PPPPPP

qRPP

2

22

+=

⋅+==

⋅++⋅=+==

⋅+=

−

−

PSEUTB

VS

T

MuelleP

qQQQ

0QR

Pq

+===

=

qP=qP



VC

VPT

2P

S

S

2PVPT

S

REVC

2PVPR

2PTE

IMuelleE ; MuelleIE

2PVPRI

R

RR

q

Q

Q

q)R(R

Q

PPR

qRPqRP

PPPPPP

qRPP

2

22

+=

⋅+==

⋅++⋅=+==

⋅+=

−

−

R2


Y el equilibrio de la válvula piloto reductora se cierra para evitar que no sea por su causa que la presión en el secundario suba por encima de su regulado PR, lo que hace aparecer la RVP (resistencia variable piloto). Esto hace subir la presión en PI obligando a subir la presión en PE cerrando el cono de mando, lo que hace aparecer una RVC (resistencia variable el cono de mando).

RT

RVP

QVS=0

QE

QS

PE

PSPR

PVS

PI

RVC

PP VSE <

PSEUTB

VS

T

MuelleP

qQQQ

0QR

Pq

+===

=

qP=qP


R0

Q P

R1

QUTB= QE= QS

QVS=0

PE-PI=PM

PS=PR

PE

qP

R2




R2


La válvula de seguridad se ha abierto

LA REDUCTORA MANTIENE LA PRESIÓN EN EL SECUNDARIO

El estrangulador está más parcialmente cerrado

La válvula piloto (reductora) se cierra aún más

R3

El cono de mando se cierra más



R3

VSPSVSEUTB

T

MuelleP

3

sS

Q)qQ(QQQR

Pq

R

PQ

++=+=

=

=

El mantener la reductora la presión del secundario PS y al aumentarse la resistencia del secundario R3, trae como consecuencia la reducción del caudal que absorbe el secundario. Eso reduce el caudal que entra QE y como consecuencia se eleva la presión en el primario hasta abrir la válvula de seguridad.

No debemos confundir conceptos: la reductora sólo mantiene la presión del secundario. Es el secundario el que reduce, como consecuencia, su capacidad de absorción de caudal.

RT

RVP

PS

La válvula de seguridad está

abierta

qP=qP

QS

QVSQUTB

QE RVC

PE

PI



R3

VSPSVSEUTB

T

MuelleP

3

sS

Q)qQ(QQQR

Pq

R

PQ

++=+=

=

=

QS

QVSQUTB

El mantener la reductora la presión del secundario PS y al aumentarse la resistencia del secundario R3, trae como consecuencia la reducción del caudal que absorbe el secundario. Eso reduce el caudal que entra QE y como consecuencia se eleva la presión en el primario hasta abrir la válvula de seguridad.

No debemos confundir conceptos: la reductora sólo mantiene la presión del secundario. Es el secundario el que reduce, como consecuencia, su capacidad de absorción de caudal.

RT

QE

VC

VPT

2P

S

SVCRVS

2PVP

2PTRVS

2PVPR

2PTVS

2

PTVSI

VSE

2PVPRI

RS

R

RR

q

Q

QRP P

qRqRP P

qRPqR P

qR PP

PP

qRPP

PP

2

2

+=

⋅=−⋅+⋅=−⋅+=⋅−

⋅−==

⋅+==

RVP

RVC

PE

PSPR

PVS

PI

qP=qP


R3

LA REDUCTORA MANTIENE LA PRSIÓN EN EL SECUNDARIO

Q P

QUTB= QE= QS

QVS=QVS

PE-PI=PM

PS=PR

PE

qP

R0 R1 R2

QE= QUTB -QVS

PVS-PI=PMPVS

PI



R3


EL CONO DE MANDO SE CIERRA Y LA REDUCTORA PILOTO CONTINUA ABIERTA

R4

El estrangulador está casi cerrado del todo

La válvula piloto (reductora) se cierra aún más

El cono de mando se

cierra



R4

QS

QUTB

QE

qP=qD

QVS

DUTVS

DES

q QQ

q QQ

−===



DUTVS

DES

q QQ

q QQ

−===

R4

QS

QUTB

QE

qP=qD

QVS

DUTVS

DES

q QQ

q QQ

−===

RS

MuelleIVS

EVS

P P

P PP

P P

=<−

=

Al intentar subir la presión en el secundario, la reductora piloto se cierra aún más y, entonces PI llega a tener un valor cercano a PVS reduciéndose por ello el caudal qP al valor de qD menor y continuando en disminución mientras la válvula reductora piloto se cierra.

Esto hace que PMuelle sea mayor que la diferencia ∆P=PVS-PI, por lo que el cono de mando se cierra.

Quedando sólo el aporte de qD a través de la válvula piloto al secundario.

PE

PSPR

PI

PVS

Puede haber un aporte de un pequeño caudal al

secundario para mantener fugas


R3


Q P

QUTB= QE= QS

QVS=QVS

PE-PI=PM

PS=PR

PE

qP

R0 R1 R2

QE= QUTB -QVS

PVS-PI=PMPVS

R4

PVS-PI<PM

PI



R4


EL SECUNDARIO QUEDA BLOQUEADO Y A LA PRESIÓN REDUCIDA

BLOQUEO

El estrangulador está cerrado por completo

La válvula piloto (reductora) también se cierra por completo

El cono de mando se

cierra



BLOQUEO

QS=0

QUTB

QE=0

qP=0

QVS

UTVS

DES

QQ

0 q QQ

====



BLOQUEO

QS=0

QUTB

QE=0

qP=0

QVS

UTVS

DES

QQ

0 q QQ

====

RS

IEVS

P P

P P P

===

PE

PSPR

PI

PVS UTVS

DES

QQ

0 q QQ

====

RS

IEVS

P P

P P P

===


R3


Q P

QUTB= QE= QS

QVS=QVS

PE-PI=PM

PS=PR

PE

qP

R0 R1 R2

QE= QUTB -QVS

PVS-PI=PMPVS

R4

PVS-PI<PM

PVS-PI=0

BLOQUEO

QVS=QUTB

QE= 0

PI


UNA ENERGÍA EXTERNA INTENTA SUBIR LA PRESIÓN DEL SECUNDARIO

El sistema secundario ha quedado aislado, sin embargo, la presión en él intenta seguir subiendo, pero la válvula

reductora piloto abre a tanque impidiéndoselo.



BLOQUEO


LA REDUCTORA PILOTO ABRE A TANQUE

La válvula piloto (reductora) abre a tanque

Una energía externa intenta subir la presión

BLOQUEO


LA REDUCTORA PILOTO ABRE A TANQUE

La válvula piloto (reductora) abre a tanque y la presión del

secundario se mantiene

IE

RS

PP

PP

=≈

PVS

PE

PSPR

PI

Una energía externa intenta subir la presión

BLOQUEO

QUTB QVS

UTBVS QQ =


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