Cómo Elegir un Regulador

Cómo Elegir un Regulador para Satisfacer las Necesidades de sus Sistemas de Fluidos

Wouter Pronk, Ingeniero Jefe de Campo, Swagelok

Los reguladores de presión desempeñan un papel crucial en muchos sistemas industriales de fluidos e instrumentación, ayudando a mantener o controlar la presión y el caudal deseados en respuesta a los cambios del sistema. Es importante seleccionar el regulador adecuado para que el sistema funcione de forma segura y conforme a lo previsto; una elección equivocada puede provocar ineficacia, un rendimiento deficiente, averías frecuentes y posibles riesgos para la seguridad.

Para saber cómo elegir el regulador adecuado es necesario conocer los diferentes tipos de reguladores, su funcionamiento y cómo pueden aplicarse para satisfacer las necesidades de su sistema. Siga leyendo para conocer mejor los reguladores de presión, su funcionalidad y cómo determinar la mejor opción para las necesidades de su sistema.

¿Qué es un regulador de presión?

En su forma más básica, un regulador de presión es un dispositivo mecánico diseñado para controlar la presión aguas arriba o aguas abajo en respuesta a cambios en el sistema. Estos cambios pueden incluir fluctuaciones en el caudal, la presión, la temperatura u otros factores que pueden ocurrir durante el funcionamiento normal del sistema. El trabajo del regulador es mantener la presión deseada en el sistema. Es importante destacar que los reguladores son diferentes a las válvulas, que controlan los caudales del sistema y no se autorregulan. Los reguladores controlan la presión, no el caudal, y se ajustan automáticamente.

Tipos de Reguladores

Existen dos tipos principales de reguladores: los reguladores de presión y los reguladores de contrapresión.

• Los reguladores de presión controlan la presión del proceso detectando la presión de salida y controlando su propia presión aguas abajo
• Los reguladores de contrapresión controlan la presión del proceso detectando la presión de entrada y controlando la presión aguas arriba

La elección del regulador ideal depende de los requisitos de su proceso. Por ejemplo, si necesita reducir la presión de una fuente de alta presión antes de que el fluido del sistema llegue al proceso principal, un regulador de presión hará el trabajo. Los reguladores de contrapresión, por el contrario, pueden ayudar a controlar y mantener la presión aguas arriba liberando el exceso de presión si las condiciones del sistema hacen que los niveles sean más altos de lo deseado. Utilizados en el contexto adecuado, cada tipo puede ayudarle a mantener las presiones deseadas en todo el sistema.

Cómo Trabaja un Regulador

Los reguladores de presión contienen tres componentes importantes que les ayudan a regular la presión:

• Un elemento de control, incluyendo un asiento y un obturador. El asiento ayuda a contener la presión y evita que el fluido se escape hacia el lado opuesto del regulador cuando se cierra el caudal. Junto con el asiento, el obturador completa el proceso de cierre mientras el sistema está fluyendo.
• Un elemento sensor, normalmente un diafragma o un pistón. El elemento sensor permite que el obturador suba y baje en el asiento, controlando la presión de entrada o salida.
• Un elemento de carga. Los reguladores pueden ser actuados por muelle o pilotados, dependiendo de la aplicación. El elemento de carga aplica una fuerza de equilibrio hacia abajo en la parte superior del diafragma.

Estos elementos trabajan juntos para crear el control de presión deseado. El pistón o el diafragma detecta la presión aguas arriba (entrada) y aguas abajo (salida). El elemento sensor intenta entonces encontrar un equilibrio con la fuerza establecida por el elemento de carga, que es ajustada por el usuario a través de un mando u otro mecanismo de giro. El elemento sensor permitirá que el obturador abra o cierre desde el asiento. Estos elementos trabajan juntos para mantenerse en equilibrio y conseguir la presión de consigna. Si uno de ellos cambia, alguna otra fuerza también debe cambiar para restablecer el equilibrio.

En los reguladores reductores de presión hay que equilibrar cuatro fuerzas diferentes, como se muestra en la figura 1. Estas son la fuerza de carga (F1), la fuerza de entrada del muelle (F2), la fuerza de la presión de salida (F3), y la fuerza de la presión de entrada (F4). La fuerza de carga total debe ser igual a la combinación de la fuerza del muelle de entrada, la fuerza de presión de salida y la fuerza de presión de entrada.

Los reguladores de contrapresión funcionan de forma similar. Éstos deben equilibrar la fuerza del muelle (F1), la fuerza de la presión de entrada (F2), y y la fuerza de la presión de salida (F3), según se muestra en la Figura 2. Aquí, la fuerza del muelle debe igualarse a la fuerza combinada de la fuerza de la presión de entrada y la fuerza de la presión de salida.

La Selección Correcta de un Regulador

Si conoce el funcionamiento de los reguladores, podrá evaluar mejor cómo adaptar las diferentes características del regulador a las necesidades de su sistema. Algunas de las características más importantes que hay que tener en cuenta son las siguientes:

Caudal del Sistema

La instalación de un regulador de tamaño adecuado es clave para mantener la presión deseada. El tamaño correcto se determina generalmente por la rango del caudal de su sistema: los reguladores más grandes pueden gestionar caudales más altos y controlar eficazmente la presión, mientras que los reguladores más pequeños son eficaces para velocidades de caudal más bajas. El tamaño de los componentes del regulador también es importante. Por ejemplo, es más eficaz controlar las aplicaciones de menor presión con un diafragma o pistón más grande. Todos los componentes deben tener el tamaño adecuado en función de los requisitos de su sistema.

Presión del Sistema

Dado que la función principal de su regulador es gestionar las presiones del sistema, es fundamental asegurarse de que su selección está debidamente clasificada para las presiones máximas, mínimas y de funcionamiento del sistema. Los rangos de control de presión suelen estar muy claros en las especificaciones de los reguladores, dada su importancia para la selección adecuada de los mismos.

Temperatura del Sistema

Los procesos industriales pueden variar de temperatura, y Vd. debe estar seguro de que su elección de regulador puede soportar las condiciones típicas de funcionamiento previstas. Los factores ambientales son una consideración, así como las temperaturas de los fluidos y factores como el efecto Joule-Thomson, que provoca un rápido enfriamiento debido a las caídas de presión.

Sensibilidad del Proceso

La sensibilidad de su proceso influye a la hora de determinar el mejor modo de control de sus reguladores. Como se ha señalado, la mayoría de los reguladores son de muelle o pilotados. Los reguladores de muelle son controlados por un operario que gira un mando externo, que controla la fuerza del muelle sobre el elemento sensor. Los reguladores pilotados, por el contrario, utilizan la presión del fluido desde el interior del sistema para ajustar la presión de consigna en el elemento sensor. Mientras que los reguladores con muelle son más comunes y tienden a ser más familiares para los operarios, los reguladores pilotados pueden ayudar a mejorar la precisión en las aplicaciones que lo requieren y pueden beneficiar a las aplicaciones automatizadas.

Fluido del Sistema

La compatibilidad de materiales entre todos los elementos de su regulador y el fluido de su sistema es importante para la longevidad de los componentes y la prevención de paradas. Aunque es previsible un cierto deterioro natural de los componentes de goma y elastómeros, ciertos fluidos del sistema pueden contribuir a acelerar el desgaste y el fallo prematuro de los reguladores. Puede ampliar sus conocimientos sobre la compatibilidad química de las juntas de elastómero y otros componentes de los reguladores en nuestros cursos de formación en ciencias de los materiales.

Con un conocimiento más profundo de los tipos de reguladores de presión disponibles y de su funcionamiento, estará más preparado para hacer la selección correcta. Su proveedor de reguladores debería poder ofrecerle información sobre el tamaño, los requisitos de presión y caudal, los rangos de temperatura y el modo de control correcto para las necesidades de su sistema. Puede empezar el proceso de selección comparando diferentes reguladores en distintas aplicaciones con nuestro Generador de Curvas de Caudal de Reguladores y, a continuación, ponerse en contacto con un especialista local en control de la presión para obtener más información.

Sin embargo, las necesidades específicas de su sistema van mucho más allá del contenido de este blog. Las oportunidades de formación disponibles pueden ayudar a los profesionales de los sistemas de fluidos a comprender mejor cómo el regulador adecuado puede contribuir a aumentar la seguridad y mejorar la eficiencia.

Además, su proveedor de reguladores debería poder guiarle en la elección correcta trabajando para entender los requisitos de su sistema. Nuestros especialistas con gran experiencia pueden ofrecer esa orientación, basándose en un amplio conocimiento de las aplicaciones y en el apoyo de ingeniería para llegar a la elección adecuada para su sistema. Si está interesado en optimizar el rendimiento de los reguladores, contacte con nuestro equipo de especialistas en control de la presión para empezar a hablar.

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