ELEMENTOS FINALES DE CONTROL

UNIVERSIDAD LAICA ‘‘ELOY ALFARO’’ DE MANABÍ

FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL

9 no ‘‘A’’

GRUPO # 8

INTEGRANTES:

MACIAS DELGADO JEFFERSON ORLANDO
RODRIGUEZ FLORES JHON LENON
RAMIREZ GOMEZ PABLO JOSUE

vídeo de la exposición

ELEMENTOS FINALES DE CONTROL

Un elemento final de control es un mecanismo que altera el valor de la variable manipulada en repuesta a una señal de salida desde el dispositivo de control automático.

Típicamente recibe una señal del controlador y manipula un flujo de material o energía para el proceso.

El elemento final de control consta de dos partes:

· Un actuador que convierte la señal del controlador en un comando para el dispositivo manipulador.

· Un mecanismo para ajustar la variable manipulada.

Como principal elemento de control podemos mencionar la válvula ya que es la más utilizada en la industria, los variadores de frecuencia, motores eléctricos, servo válvula, un relé, elementos calefactores de carácter eléctrico o un amortiguador. También son utilizados como elementos finales de control.

Tipos de elementos finales de control

· Válvulas de control.

· Variadores de frecuencia.

· Motores eléctricos.

· Servoválvula

· Relé.

Válvulas de control.

En los procesos industriales la válvula de control juega un papel muy importante en el bucle de regulación. Realiza la función de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable de medida comportándose como un orificio de área continuamente variable.

Las válvulas de control representan un 95% o más de todas las aplicaciones en que interviene un elemento final de control.

tipos de válvulas

VÁLVULAS DE MOVIMIENTO LINEAL

El vástago de la válvula empuja el obturador mediante un movimiento lineal directo. La mayoría de estas válvulas están actuadas por un actuador lineal o multigiro. Generalmente las válvulas lineales pasan a ser de tipo multigiro cuando en vez de ser operadas por un actuador, lo son de forma manual.

Válvula de globo

Llamada así por disponer de un obturador en forma de globo, se caracteriza porque el flujo de entrada o salida es perpendicular al eje del obturador; las mismas pueden ser de simple asiento, doble asiento y de obturador equilibrado.

Las válvulas de simple asiento se cierran en contra de la presión del proceso.

En las válvulas de doble asiento o de simple asiento con obturador equilibrado, la fuerza de desequilibrio desarrollada por el fluido a través del obturador es menor que en la válvula de simple asiento.

Uso en la industria

Las Válvulas de Globo tienen muchas aplicaciones industriales en sectores como oil & gas, plantas químicas y petroquímicas, aplicaciones térmicas, plantas de fertilizantes, etc. Es un diseño de asiento metálico que podría ser adecuado para una amplia gama de aplicaciones.

Válvula pinch

En las válvulas tipo pinch, también conocidas como válvulas de pellizco, la estanqueidad se consigue mediante la estrangulación de la misma conducción que es un tubo flexible llamado 'sleeve', el cual es el único componente en contacto con el medio.

Usos en la industria

Estas válvulas controlan el flujo en las siguientes aplicaciones. Plantas de tratamientos de aguas servidas: manipulación de alimentos, remoción de arenilla.

Válvula diafragma

Las válvulas de diafragma se utilizan para el corte y estrangulación de líquidos que pueden llevar una gran cantidad de sólidos en suspensión.

En las válvulas de diafragma el fluido se aísla de las partes del mecanismo de operación. Esto las hace idóneas en servicios corrosivos o viscosos, ya que evita cualquier contaminación hacia o del exterior.

Usos en la industria

Las aplicaciones de este tipo de válvula son principalmente para presiones bajas y pastas aguadas que a la mayoría de los demás equipos los corroerían y obstruirían.

Son de rápida abertura.

Hay dos tipos de válvulas de diafragma:

•Weir (paso restringido): se pueden usar en servicios de apertura, cierre y regulación.

•Straightway (paso directo) Estas válvulas de diafragma de paso directo solo se usan en servicios de apertura y cierre.

Válvula de compuerta

Denominada también válvula de tajadera, efectúa su cierre con un disco vertical plano, o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido.

Por su disposición es adecuada generalmente para control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo de fluido cuando está en la posición de apertura total y por lo tanto, se caracteriza por una baja caída de presión.

Uso en la industria

Las válvulas de compuerta se utilizan principalmente para dejar pasar o no un fluido (ON-OFF) y no están diseñadas para regularlo lo que indica que deben estar completamente abiertas o completamente cerradas.

Válvula de cuerpo partido

Esta válvula es una modificación de la válvula de globo de simple asiento teniendo el cuerpo partido en dos partes entre las cuales está presionado el asiento. Esta disposición permite una fácil sustitución del asiento y facilita un flujo suave del fluido sin espacios muertos en el cuerpo.

Uso en la industria

Se emplea principalmente para fluidos viscosos y en la industria alimentaria.

Válvula en Angulo

Esta válvula presenta un flujo de salida perpendicular al flujo de entrada con un recorrido menos curvilíneo que en la válvula de globo, y sustituye a una válvula de globo cuando el fluido circula con sólidos en suspensión o a excesiva velocidad provocada por una alta presión diferencial de trabajo.

Uso en la industria

Se usa para obtener un flujo de caudal regular sin excesivas turbulencias y es adecuada para disminuir la erosión cuando es considerable.

Válvula de tres vías

Estas válvulas se emplean generalmente para mezclar fluidos (válvulas mezcladoras) o bien para derivar, de un flujo de entrada, dos salidas (válvulas diversoras).

Las válvulas de tres vías intervienen típicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor, facilitando un control muy rápido de la temperatura, gracias a que el fluido de calefacción puede derivar a través de la válvula, sin pasar por el intercambiador.

Uso en la industria

Se utilizan para cortar el caudal de un fluido en una tubería a la vez que se abre el caudal del fluido en otra tubería, para mezclar el fluido proveniente de dos tuberías distintas en una sola tubería, o para separar el fluido desde una tubería en dos tuberías distintas.

VÁLVULAS DE MOVIMIENTO ROTATIVO

Se caracterizan por ser movimientos de cierre y apertura rápidos, normalmente se utilizan para trasegar fluidos no compresibles en estado líquido y a presiones de ejercicio bajas. El mando de accionamiento suele ser una palanca de agarre.

Válvula mariposa

Las válvulas de mariposa sirven para aplicaciones de baja presión. Su diseño es sencillo y se suelen usar para controlar el flujo y regularlo.

Se caracterizan por ser de operación rápida, ya que sólo requieren un cuarto de vuelta para pasar de la posición de cerrado a la posición de abierto, teniendo además una pequeña caída de presión dado a que no alteran la dirección del fluido.

Uso en la industria

Suelen emplearse para servicios de poca presión. Utilizándose en todos los servicios con agua, exceptuando aquellos en los que sea necesario un estrangulamiento extremo, dado a que el desgaste excesivo del forro interior acorta la vida de la válvula.

Válvula de obturador excéntrico rotativo

Consiste en un obturador de superficie esférica que tiene un movimiento excéntrico rotativo y que está unido al eje de giro por uno o dos brazos flexibles.

El eje de giro sale al exterior del cuerpo y es accionado por un vástago conectado a un servomotor. El par de este es reducido gracias al movimiento excéntrico de la cara esférica del obturador.

La válvula puede tener un cierre estanco mediante aros de teflón dispuestos en el asiento y se caracteriza por su gran capacidad de caudal, comparable a las válvulas mariposa y de bola y por su elevada perdida de carga admisible..

Uso en la industria

Estas válvulas son de bajo coste y son adecuadas para fluidos corrosivos o conteniendo sólidos en suspensión.

Válvula de bola

Estas válvulas, el cuerpo tiene una cavidad interna esférica que alberga un obturador en forma de esfera o de bola (de ahí su nombre). La bola tiene un corte adecuado que fija la curva característica de la válvula, y se gira transversalmente accionada por un servomotor exterior. El cierre estanco se logra con un aro de teflón incorporado al cuerpo contra el cual asienta la bola cuando la válvula está cerrada.

Usos en la industria

· Industria petroquímica: Las válvulas son utilizadas para regular las líneas de vapor, en especial las válvulas Trunion.

· Industria alimenticia: Regulan el paso del refresco, cerveza, agua, etc; antes del envasado de los mismos.

· Industria del agua: Esta industria requiere de válvulas sencillas de bronce para regular el paso del líquido.

· Industria química: En esta industria las válvulas son necesarias para regular el paso de todo tipo de sustancias como detergentes, ácidos, etc.

· Industria de construcción: En esta industria más que nada se utilizan válvulas de uso doméstico.

Variadores de frecuencia

Son dispositivos que ayudan a permitir que los motores cambien su velocidad de manera más rápida y eficiente. Esto permite a los motores ajustar rápida y fácilmente sus velocidades para cualquier tarea que se les presente.

Tipos de variadores

· Variadores de frecuencia de corriente directa

Los variadores de frecuencia de corriente directa funcionan en motores de corriente continua. Este diseño de motor de corriente continua tiene inductores y los circuitos de derivación por separado.

· Variadores de frecuencia de voltaje de entrada

Los variadores de frecuencia de voltaje son los tipos más simples de variadores de frecuencia. En este tipo, los dispositivos de conmutación de salida crean una nueva onda sinusoidal de tensión del motor mediante la introducción de una serie de onda cuadrada a diferentes voltajes.

· Variadores de frecuencia de ancho pulso modulado

El ancho de pulso modulado (PWM, por sus siglas en inglés) es el tipo más complejo de VFD. Si bien es más complicado que los otros tipos, también permiten que el motor funcione de manera más eficiente.

· Variadores de frecuencia de vector de flujo de ancho de pulso modulado

Los VFD de vector de flujo de ancho de pulso modulado son un nuevo tipo de VFD. Utilizan un tipo de sistema de control por lo general más estrechamente asociado con motores de corriente continua.

Usos en la industria

Los variadores de frecuencia se utilizan en una amplia gama de aplicaciones domésticas e industriales, como en ventiladores, equipo de bombeo, bandas y transportadores industriales, elevadores de vehículos y ascensores, llenadoras, tornos y fresadoras, etc.

Motores eléctricos

Son dispositivos capaces de convertir la energía eléctrica en energía mecánica, mediante la acción de los campos magnéticos que se generan en sus bobinas. Máquinas eléctricas compuestas por un estator y un rotor, que son utilizadas diariamente en una gran cantidad de sectores industriales, comerciales y particulares.

Tipos de motores

· Motores Monofásicos

· Motores eléctricos trifásicos.

Motores Monofásicos

Los motores monofásicos en cuanto a su funcionamiento, componentes y sencillez, son muy similares a los motores trifásicos. Difieren principalmente en que necesitan de un bobinado auxiliar para iniciar el giro del rotor.

Además, el par motor suele ser habitualmente más bajo que el de los motores trifásicos, aunque se pueden conseguir potencias de hasta 10 hp y funcionar con tensiones de hasta 440V. Esto se debe a que los motores monofásicos poseen una única tensión alterna frente a la triple onda de los trifásicos.

Usos en la industria

Se los utiliza normalmente en hogares, oficinas, tiendas, empresas pequeñas no industriales y en algunos casos en fábricas pequeñas debido a que alcanza los requerimientos de potencia de estos lugares. Su uso dentro de grandes áreas o sectores es muy raro.

Motores eléctricos trifásicos

El motor trifásico está muy extendido en los usos destinados a instalaciones industriales o comerciales. Esto se debe, por un lado, a que suelen ser más pequeños y manejables que motores monofásicos de la misma potencia.

La potencia del motor trifásico varía en función de su uso y se fabrican en un rango muy grande de potencias, medidas en kilovatios o caballos de vapor. Generalmente están destinados al accionamiento de máquinas como bombas, montacargas, ventiladores, grúas, elevadores, etc.

El motor trifásico debe el término a que se alimenta de energía eléctrica trifásica. Las instalaciones monofásicas son más propias de hogares, con tensiones que van de 120 a 230 voltios y potencias que quedan por debajo de los 10 Kw.

Usos en la industria

Son Muy usados en el sector industrial ya que posee una potencia mayor de 150% que un motor monofásico. Asimismo, la energía eléctrica trifásica es el método más común utilizado por las redes eléctricas en todo el mundo debido a que transfieren más potencia.

Servoválvula

Las servoválvulas son accionadores de tipo neumático o hidráulico que conectan dos o más vías por las que circula un fluido. Las diferencias con las válvulas es que estas son de tipo todo o nada, mientras que las servoválvulas tienen la posibilidad de controlar la presión o el caudal.

· Los cilindros de simple efecto sólo disponen de una entrada de fluido y funcionan en un solo sentido (empujan o estiran).

· Los cilindros de doble efecto disponen de dos válvulas electromagnéticas, de servomando.

Las servoválvulas se caracterizan por una estructura sencilla y robusta. el elemento de junta puede ser una membrana, para presiones de aplicación hasta 20 bares, o bien un embolo obturador, para presiones de aplicación hasta 450 bares.

Las válvulas de este tipo de construcción requieren para la apertura y el cierre una diferencia de presión de la presión de servicio. La presión mínima necesaria al efecto se indica como presión mínima en la hoja de características técnicos.

El accionamiento cumple aquí una mera función piloto, la de suprimir la presión sobre el elemento de junta principal, es decir, la membrana o el embolo. La presión del medio, o la diferencia de presión existente, levantan la junta principal.

Tipos

MFB (Mechanical Feedback)

EFB (Electrical Feedback)

DDV (Direct Drive Valve)

Usos en las industrias

Son usadas en la industria para controlar la presión o el caudal de los fluidos.

Relé

El relé es un interruptor eléctrico que permite el paso de la corriente eléctrica cuando está cerrado e interrumpirla cuando está abierto, pero que es accionado eléctricamente, no manualmente.

El relé está compuesto de una bobina conectada a una corriente. Cuando la bobina se activa produce un campo electromagnético que hace que el contacto del relé que está normalmente abierto se cierre y permita el paso de la corriente por un circuito para, por ejemplo, encender una lámpara o arrancar un motor.

Tipos de Relés

Relés electromecánicos convencionales. Son los más antiguos y también los más utilizados. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es NA ó NC (normalmente abierto o normalmente cerrado).

Relés de Núcleo Móvil. Éstos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos, debido a su mayor fuerza atractiva (por ello es útil para manejar altas corrientes).

Relé tipo Reed. Formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los contactos montados sobre delgadas láminas metálicas. Dichos contactos se cierran por medio de la excitación de una bobina, que está situada alrededor de dicha ampolla. Para activarlo basta con aproximar a la ampolla un imán.