Dos válvulas de alivio solicitadas con la misma presión de ajuste, el mismo tamaño de entrada y el mismo material del cuerpo pueden comportarse de manera completamente diferente en un cabezal. Uno mantiene cerrado el disco con un resorte; el otro lo mantiene cerrado con la propia presión del proceso, dirigida a través de un pequeño piloto. Esa diferencia decide el margen operativo que puede mantener, la forma en que la válvula reacciona a la contrapresión y la masa que levanta durante un giro.
Las notas a continuación están escritas desde un ángulo de selección y resolución de problemas, y cubren válvulas de alivio de seguridad, reguladores autooperados y válvulas solenoides operadas por piloto.
Qué es una válvula operada por piloto y por qué existe
Una válvula operada por piloto es un dispositivo de dos etapas en el que un pequeño piloto detecta presión o recibe una señal, y el cambio resultante en una cámara de control permite que se abra o cierre una válvula principal mucho más grande.
La válvula principal hace el trabajo sin necesidad de ser fuerte. En una válvula de alivio accionada por resorte, el resorte empuja contra la presión del sistema que actúa sobre toda el área del asiento, por lo que duplicar el diámetro del asiento aproximadamente cuadriplica la fuerza requerida del resorte y la válvula se convierte en un capó alto y un cuerpo pesado. En un diseño operado por piloto, el disco se mantiene cerrado mediante la presión atrapada en una cúpula situada encima de él. Debido a que la cúpula actúa sobre un área mayor que el asiento, una presión modesta de la cúpula crea una gran fuerza de cierre y el resorte piloto sólo mueve un elemento sensor ligero.
Una válvula operada por piloto es una válvula cuya apertura o cierre es provocada por un elemento piloto pequeño y realizada por un elemento principal más grande, con el piloto controlando la presión en una cámara en lugar de levantar el disco principal directamente.
A 100 bar y más, o con orificios de gran tamaño, una válvula de alivio operada por piloto puede pesar una fracción de una equivalente accionada por resorte y manipularse sin grúa. Esos cambios respaldan el acero, las cargas de las boquillas y la logística de respuesta, no solo el precio de compra.
Cómo funcionan juntas la válvula piloto y principal
La secuencia siguiente se aplica a la mayoría de las válvulas de alivio operadas por piloto; Sólo las partes internas del piloto difieren entre la acción pop y los diseños modulantes.
La presión de entrada pasa por un pequeño restrictor hacia el interior del domo. La presión del domo actúa sobre un área más grande que el asiento, por lo que la fuerza neta mantiene el disco firmemente cerrado muy por debajo de la presión establecida.
El elemento sensor piloto, normalmente un pistón o un diafragma, comienza a moverse. Aún no pasa flujo por el asiento principal, pero el piloto ya está reaccionando a la señal de presión.
El piloto ventila el domo más rápido de lo que el restrictor puede rellenarlo. La presión del domo colapsa, la presión de entrada levanta el disco y la válvula alivia. La capacidad depende del orificio principal, no del piloto.
A medida que cae la presión, el piloto cierra y vuelve a presurizar el domo. La brecha entre la presión de apertura y de reajuste es la purga, y en los diseños operados por piloto suele ser menor que en una válvula convencional cargada por resorte.
El limitador de la cúpula es una pieza perforada de unos pocos milímetros de diámetro y regula la velocidad de apertura. Si se obstruye con suciedad, cera o hidrato, el domo no puede ventilar y la válvula permanece cerrada muy por encima de la presión establecida. Si alguien la perfora demasiado durante una reparación, la válvula vibra. Trátelo como un repuesto crítico, no como un agujero.
La acción pop se abre casi por completo una vez que se alcanza la presión establecida. Los pilotos modulantes se abren en proporción a la sobrepresión y generalmente se eligen para servicios compresibles, donde una elevación total repentina crearía ruido y vibración en las tuberías.
Operado por piloto versus cargado por resorte: donde cada uno gana
Los diseños operados por piloto ganan en margen operativo, peso y tolerancia a la contrapresión; Los diseños con resorte ganan en servicio sucio y simplicidad mecánica.
Elija operado por piloto cuando
- Debe funcionar entre el 93 y el 95 por ciento de la presión establecida sin hervir a fuego lento.
- La válvula es grande, la presión es alta o las cargas de la boquilla son escasas.
- La descarga alimenta un cabezal común con contrapresión superpuesta.
- Se requiere detección remota o un indicador de elevación.
Elija resorte cuando
- El medio está sucio, pegajoso o propenso a polimerizarse.
- El mantenimiento del sitio prefiere un conjunto sin tubería.
- El trabajo es pequeño, limpio y de presión moderada.
- Nadie puede inspeccionar los filtros piloto a tiempo.
| Criterio | Operado por piloto | Con resorte |
|---|---|---|
| Margen operativo | Hasta aproximadamente el 95 por ciento de la presión establecida | Alrededor del 90 por ciento de la presión establecida |
| Peso en orificio grande | Más bajo, no se necesita un resorte pesado | Se eleva rápidamente con el área del asiento y la presión. |
| Tolerancia a la contrapresión | Bueno con un piloto equilibrado. | Limitado a menos que se instale un fuelle |
| Medios sucios o pegajosos | El piloto y el restrictor pueden bloquear | Más indulgente en la mayoría de los casos. |
| Teledetección | Disponible a través del piloto | No práctico |
| Ajuste de presión | A menudo en el piloto. | Compresión de resorte, necesita acceso. |
Reguladores, contrapresión y números a verificar
La contrapresión es la razón más común por la que una válvula de alivio operada por piloto del tamaño correcto todavía se comporta mal en servicio, y los dos formularios deben cotizarse por separado.
Reguladores operados por piloto
Un regulador operado por piloto aplica la misma lógica de dos etapas al control continuo: un pequeño regulador piloto detecta la presión aguas abajo y ajusta la presión de carga en el diafragma de la válvula principal, que estrangula el obturador para mantener el punto de ajuste.
Válvula de control de presión y flujo autooperada Un regulador autoactuado para líneas de gas, líquido y vapor que no necesita alimentación externa; revisar sus capacidades de reducción y estabilización de presión. Ver producto → Las versiones autónomas no necesitan aire para instrumentos ni energía, razón por la cual aparecen en líneas de vapor, agua, gas y nitrógeno. Sus límites y los casos en los que son una respuesta incorrecta se establecen en esta guía para Reguladores autoactuados que funcionan sin alimentación externa. .
Contrapresión superpuesta y acumulada
- Existe una contrapresión superpuesta en la salida antes de que se abra la válvula, generalmente desde un cabezal de descarga compartido, y desplaza la presión de ajuste efectiva de un diseño desequilibrado.
- La contrapresión acumulada aparece sólo mientras la válvula fluye y es una propiedad de la tubería aguas abajo y no de la válvula.
- La mayoría de las válvulas de alivio operadas por piloto toleran la contrapresión superpuesta mucho mejor que una válvula simple cargada por resorte, pero solo cuando el piloto está especificado como equilibrado.
Cuando la contrapresión proviene de una manta de gas intencional en lugar de un cabezal de alivio, la respuesta suele ser un dispositivo de sellado controlado en lugar de una válvula de alivio más grande.
Válvula de alivio de nitrógeno para control de presión del tanque Un dispositivo de alivio accionado por resorte que ventila nitrógeno cuando la presión del tanque excede el punto de ajuste y se cierra cuando la presión cae; ayuda a reducir el desperdicio de gas. Ver producto → Una válvula de alivio no es un regulador. Una válvula de alivio operada por piloto permanece cerrada hasta que se establece la presión y luego se abre; un regulador modula continuamente. Usar uno por el otro da como resultado un control deficiente o una instalación insegura.
Válvulas de retención y solenoide operadas por piloto
En una válvula solenoide operada por piloto, la bobina sólo mueve un pequeño orificio piloto; Luego, la presión de la línea desplaza el diafragma principal, por lo que una pequeña bobina puede cambiar un flujo que una válvula de acción directa del mismo tamaño no podría manejar.
La compensación es un diferencial de presión mínimo, a menudo alrededor de 0,5 bar, antes de que la válvula se abra de manera confiable. Por debajo de esa cifra, un diseño de acción directa es la elección honesta. Un orificio piloto bloqueado es el modo de falla clásico, por lo que un filtro aguas arriba no es opcional.
La bobina no abre el asiento principal. Solo ventila la cámara piloto, razón por la cual los solenoides operados por piloto permanecen compactos con un flujo alto y dejan de funcionar en el momento en que el pasaje piloto se obstruye.
Las versiones a prueba de explosiones son comunes cuando el piloto se sienta en un área peligrosa, y la gama más amplia se enumera en la catálogo de válvulas solenoides .
Válvula solenoide a prueba de explosiones VATTEN para áreas peligrosas Una válvula solenoide integrada con cuerpo de aluminio con protección contra explosiones EXDIBT4/EXDICT6, presión de funcionamiento de 2 a 10 bar y certificación SIL3 para control de áreas peligrosas. Ver producto → Válvulas de retención operadas por piloto
En los circuitos hidráulicos, la misma idea desbloquea el flujo inverso: el control permanece cerrado contra el flujo inverso hasta que una presión piloto separada empuja el asiento fuera de su asiento, que es como se sostiene una carga y luego se libera deliberadamente.
Qué enviar antes de solicitar una cotización
Una válvula operada por piloto no se puede seleccionar únicamente a partir del tamaño y la presión de ajuste; Los datos a continuación deciden si el diseño es viable.
| Punto de datos | ¿Por qué cambia la respuesta? |
|---|---|
| Presión de ajuste y presión de funcionamiento normal | Define el margen que debe aguantar el piloto sin que hierva a fuego lento. |
| Fluido, fase y temperatura. | Determina el material del sello, el tipo de piloto y si se necesita un filtro. |
| Capacidad requerida | Dimensiona el orificio principal, que es independiente del piloto. |
| Contrapresión superpuesta y acumulada | Decide si un piloto equilibrado es obligatorio |
| Código y certificación | Establece requisitos de verificación, marcado y prueba de capacidad. |
| Accesorios | ascensor indicator, remote sensing and limit switch change the assembly |
Errores de especificación comunes
- Cotizando presión de tarado pero no presión de funcionamiento, lo que esconde un problema de margen hasta la puesta en marcha.
- Tratar una válvula de alivio operada por piloto y un regulador operado por piloto como intercambiables en una lista de líneas.
- Ignorar la longitud y el recorrido del tubo piloto, lo que añade retraso en la detección en tramos largos.
- Suponiendo que un piloto sobrevivirá a medios sucios sin un filtro o un tipo de piloto diferente.
Cotice la presión de operación, no solo la presión de ajuste. El margen entre ellos es el que debe mantener el piloto, y es el primer número que pedirá un proveedor.
Preguntas frecuentes
En casi todas las consultas sobre válvulas operadas por piloto surgen cuatro preguntas. Las respuestas breves siguen.
¿Es lo mismo una válvula operada por piloto que una válvula de alivio operada por piloto?
No. La válvula de alivio es un miembro de la familia. El mismo principio de dos etapas también aparece en reguladores de presión, válvulas de solenoide y válvulas de retención hidráulicas, donde el piloto controla el flujo en lugar de proporcionar protección contra sobrepresión.
¿Una válvula de alivio operada por piloto todavía usa un resorte?
Sí, pero uno pequeño dentro del piloto. Establece la presión a la que reacciona el piloto, mientras que el disco principal se mantiene cerrado por la presión del domo, razón por la cual la válvula principal permanece compacta a presiones de ajuste altas.
¿Puede una válvula operada por piloto manejar medios sucios o cristalizantes?
A menudo no sin ayuda. Los orificios piloto y los restrictores son pequeños por diseño, por lo que vale la pena discutir los filtros, la calefacción, las conexiones de lavado o un cambio a un diseño accionado por resorte antes de realizar el pedido y no después del primer bloqueo.
¿Qué tan cerca de la presión establecida puede operar?
Muchos proveedores cotizan hasta aproximadamente el 95 por ciento de la presión de ajuste para las válvulas de alivio operadas por piloto, frente a aproximadamente el 90 por ciento para las accionadas por resorte. Confirme la cifra para el piloto específico, porque el material del asiento, la temperatura y la contrapresión lo mueven.
Dimensione el orificio principal según la capacidad, elija el piloto para el medio y la contrapresión, y mantenga el restrictor y el filtro piloto en el programa de mantenimiento. La mayoría de los problemas de válvulas operadas por piloto en el campo se remontan a una de esas tres decisiones.
