Actuadores - James ochoa

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Actuadores
(Válvulas)
 Una válvula es básicamente un orificio de restricción
variable cuya sección de paso varia continuamente
de acuerdo a una señal, a fin de controlar un caudal
para mantener así el equilibrio del sistema (proceso)
que se controla manual o automáticamente.
Definición de una Válvula
• La válvula es un ensamblaje compuesto deun cuerpo
con conexión a una tubería, de unos elementos que
realizan la función de sellado que dejan pasar el fluido o
no a partir de un accionamiento.
Definición de una Válvula
• Además puede ir complementado por una serie de
accesorios como:
 Posicionador
 Transductores
 reguladores de presión, etc.
Definición de una Válvula
Posicionador
Conversor I/P
Válvulas de control
• De los diversos elementos finales de control, el de más
amplia difusión es la válvula manual o automática
• En la válvula automática se interrumpe o deja pasar el
fluido según la señal correctora que le llegue desde el
controlador.
• Realiza la función de variar el caudal del fluido de control,
que modifica a su vez el valor de la variable controlada,
comportándose como un orificio de área continuamente
variable.
Sensor de
temperatura
Válvula de 
Control
Intercambiador de calor
Petróleo 
calentado
Condensado
Ingreso de 
Petróleo
Ingresode
Vapor
Controlador
Conversor
I/P
servomotor
Muelles
Tornillo de ajuste
Vástago
cuerpo
Diafragma
Cojinete
Indicador de 
posición
Anillos de 
asiento
Partes de una Válvula
• El cuerpo
contiene en su
obturador, los
de la válvula
interior el 
asientos y
está provisto de roscas y de
bridas para conectar la 
válvula a la tubería.
• El obturador es el que
realiza la función de paso
del fluido y puede actuar en
la dirección de su propio eje
o bien tener un movimiento
rotativo, que está unida a un
vástago que pasa a través
de la tapa del cuerpo y que
es accionado por el
servomotor.
Partes de una Válvula
A
C
T
U
A
D
O
R
C
U
E
R
P
O
• Acciona 
vástago
el movimiento del 
y con ello el
obturador. Produce la fuerza
necesaria para provocar un
cambio en la apertura de la
válvula.
• Actúa sobre el obturador de
la válvula modificando su
apertura, en función de la
señal que le llega.
A
C
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R
P
O
Partes de una Válvula: Actuador
Servomotor
• Entre los tipos de actuadores
tenemos
 Manuales
 Eléctrico
 Neumático de diafragma
 Neumático a Pistón
 Hidráulico
• Aunque aproximadamente el
90% de las válvulas utilizadas
en la industria son
accionadas neumáticamente.
A
C
T
U
A
D
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P
O
Partes de una Válvula: Actuador
Partes de una Válvula: Actuador Neumático
Servomotor neumático
• Consiste en un diafragma o pistón
con resorte que trabaja
normalmente entre 3 a 15 psi (0-
100% de abertura de la válvula)
• Al aplicar una cierta presión en el
diafragma, el resorte se comprime
de tal modo que el mecanismo
empieza a moverse y sigue
moviéndose hasta que llega al
equilibrio entre la fuerza ejercida
por la presión del aire sobre el
diafragma y la fuerza ejercida por
el resorte
diafragma, un vástago
constan básicamente de un
y un
resorte tal como se muestra en la 
figura
• En un actuador de tipo
neumático cada la
presión recibida
corresponde a
valor de
por la 
una
válvula 
posición
determinada del vástago.
Partes de una Válvula: Actuador Neumático
Servomotor neumático
• Los actuadores neumáticos
Diafragma 
y resorte Pistón Hidráulico
Tipos de actuadores
• El actuador tiene como mision aplicar una fuerza a la 
válvula par ocasionar la apertura o cierre de este.
Actuadores Manuales
de• Actuador Neumático 
diafragma/resorte
• Acción: Directa e inversa.
• Áreas: 16 a 106 pul².
• Aire Motor: 50Presión Máxima del 
psig.
• Volante: Opcional.
• Son económicos, pueden ser usados donde no son
requeridas grandes fuerzas
• No puede ser aplicado a válvulas de grandes recorridos
Actuadores Neumáticos de Diafragma
PSI = pound square inch (libra /pulgada cuadrada) 
PSIG = pound square inch gauge (libra/pulgada cuadrada 
manometrica)
grandes esfuerzos, son• Son capaces de suministrar 
útiles para grandes recorridos
• Actuador Neumático a Pistón
• Acción: Directa, inversa o doble.
• Áreas: 10 a 133 pul².
• Presión Máxima del Aire Motor: 100psig.
• Volante: Opcional.
Actuadores Neumáticos de Pistón
• Consta de un pistón en lugar de un diafragma.
• Ventajas:
• Capaces de suministrar grandes fuerzas.
• Rápida respuesta.
• Validos para grandes recorridos.
• Desventajas:
• Generalmente necesitan sistema de enclavamiento 
en caso de fallo de alimentación.
• Para control necesitan posicionador.
Actuadores Neumáticos de Pistón
Servomotor Eléctrico
• Se trata de 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 pasas la válvula)
Partes de una Válvula: Actuador Eléctrico
• El cuerpo de la válvula controla la cantidad de fluido que
pasa a través de la válvula en función de la posición del
obturador.
• Debido a las diferentes variables que se manejan en un
proceso y para satisfacer los requerimientos de la
industria, se han creado varios diseños : válvulas de
compuerta, de globo, de bola, mariposa, diafragma, etc
Partes de una Válvula: Cuerpo
C
U
E
R
P
O
DESPLAZAMIENTO
(X)
ACTUADOR CUERPO
SEÑAL DE 
CONTROL (U) CAUDAL (F)
CAUDAL (F)
SEÑAL DE
CONTROL (U)
3 a 15psi.
Resumen: Partes de una Válvula
DESPLAZAMIENTO
(X)
ACTUADOR CUERPO
SEÑAL DE 
CONTROL (U) CAUDAL (F)
CAUDAL (F)
SEÑAL DE
CONTROL (U)
3 a 15psi.
Resumen: Partes de una Válvula
 La señal de entrada a la válvula puede ser de 4 a 20mA
o 3 a 15psi.
 El actuador de la válvula convierte la señal de entrada
en un desplazamiento lineal o rotacional del cuerpo de la
válvula el cual permite el paso del caudal
 Si hay ausencia de señal de entrada, la válvula debe
abrir (FO) o cerrar (FC)
 La salida de la válvula es el caudal que ingresa al
proceso
Válvula de Control
• Las bombas levantan presión mientras las válvulas
reducen presión siempre (aunque sea en una medida
mínima).
• La ecuación general que rige el comportamiento de
un fluido no compresible que pasa por una válvula de
control es la siguiente.
• Q es el caudal medido en gpm (galones por minuto),
• Cv es la capacidad inherente de la válvula, o caudal característico.
• ΔP es la diferencia de presión entre la entrada y salida de la válvula 
medida en psi
• Ƴ (gamma) es la gravedad específica del fluido (adimensional).
Funcionamiento
𝑄 = 𝐶
𝑣
∆𝑃
𝛿
• Es importante notar que esta ecuación es específica
para esas unidades de medida. No es posible utilizarla
con otras unidades sin agregar un factor de conversión.
• El coeficiente métrico equivalente se denomina kv, y la
conversión es kv = Cv / 1,16.
Funcionamiento
• El Cv es un factor que acusa la capacidad de una
válvula, haciéndola comparable con otras válvulas de
otros tipos y otros diámetros.
• Por ejemplo, es muy posible que una válvula de 2” tenga
la misma capacidad que una de 1” pero de otro diseño,
haciéndolas equivalentes en términos de flujo.
• Por lo tanto, el Cv define la capacidad de una válvula
independiente de las condiciones de presión, tipo de
fluido y flujo.
• La válvula de control modulante varía las condiciones
del flujo variando su Cv al abrirse o cerrarse. Es por ello
que los fabricantes de válvulas de control publican las
curvas de Cv vs % de apertura.
¿Qué es el Cv?
• La capacidad de una válvula de dejar pasar más o menos
fluido la llamamos Cv (o Kv), o coeficiente de caudal
• A mayor Cv menor caída de presión habrá en la válvula y
más caudal pasará.
• Cuando el flujo pasa a través de una válvula o otro
dispositivo restrictivo pierde una energía. El coeficiente
de caudal es un factor de diseño que relaciona la
diferencia de presión (ΔP) entre laentrada y salida de la
válvula con el caudal (Q).
• Cada válvula tiene su propio coeficiente de caudal. Éste
depende de como la válvula ha sido diseñada para dejar
pasar el flujo a través de ella.
• Todas las válvulas tendrán un curva que determinará el
Cv en función del porcentaje de apertura. (A mayor Cv la
válvula estará más abierta).
Definición de Coeficiente de Caudal
Capacidad de una válvula (CV)
 Es el número de galones/ minuto de agua a
temperatura ambiente que pasará a través de la válvula
completamente abierta con una caída de presión de 1
psi
V
Q
C 
(P / G)1/ 2
G es la gravedad específica del fluido
P 1 psi
Definición de Coeficiente de Caudal
Capacidad de una válvula (KV)
Es el número de m3/ hora a temperatura ambiente que pasará a
través de la válvula completamente abierta con una caída de presión
de 1 Kg. / cm2
P 1kg /cm2
cv 1.17kv
Definición de Coeficiente de Caudal
• No obstante se suele dar siempre como dato aparte el
Cv calculado que corresponde al 100% de apertura y
los Cv calculados en los distintos puntos de operación
indicados en la hoja de datos de la válvula (que suelen
ser las condiciones de caudal mínimas, máximas. y
normales de operación).
• En función de la forma de la curva del Cv con respecto
válvula podemosal porcentaje de apertura de la
clasificar las válvulas en tres grupos.
 Apertura rápida.
 Lineal.
 Isoporcentual.
Definición de Coeficiente de Caudal
• Si la válvula va a estar la mayor parte del tiempo abierta,
posiblemente interesará elegir una válvula con poca
pérdida de carga para poder ahorrar energía. O si se
trata de una válvula de control, el rango de coeficientes
de caudal en las diferentes posiciones de abertura
tendrían de permitir cumplir las necesidades de
regulación de la aplicación.
• En igualdad de flujo, cuando mayor es el coeficiente de
caudal, las pérdidas de carga a través de la válvula son
menores.
Definición de Coeficiente de Caudal
 Es la relación entre el flujo máximo y el flujo mínimo que
puede manejar una válvula
Definiciones: Rangeabilidad de una válvula
𝑅
=
𝑄𝑚𝑎
𝑥𝑄𝑚𝑖
𝑛
 Es la relación entre la caída de presión en la válvula
completamente abierta y la caída de presión en la
válvula completamente cerrada
Definiciones: Process Drop Ratio (PDR)
𝑃𝐷𝑅 = =
∆𝑃𝑚𝑖𝑛 ∆𝑃𝑣𝑎𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎 𝑎𝑏𝑖𝑒𝑟𝑡𝑎
∆𝑃𝑚𝑎𝑥 ∆𝑃𝑣𝑎𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎 𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑎
• La cavitación ocurre cuando la caída de presión es muy
alta.
𝑃1
𝑃2 > 0.5 no debería encontrarse• Usualmente si 
cavitación.
𝑃1
• Sin embargo si 
𝑃2 < 0.5 es mejor analizar el problema de
la cavitación.
𝑃2 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎
𝑃1(𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑢𝑙𝑎)
• Uno de los problemas de la cavitación es que limita el
flujo. La cavitación produce burbujas que son vapor de
fluido. Estos vapores ocupan 800 veces más (en
promedio) volumen que el líquido, por lo que el flujo se
ve obstruido por la presencia de burbujas.
Cavitación
• Otro de los problemas es la destrucción de las partes
internas de la válvula, o las paredes internas del cuerpo
o la cañería.
• Dependiendo de la intensidad de la cavitación, este
fenómeno puede ser despreciable, o muy agresivo.
• Otro problema que conlleva la cavitación es el ruido,
que puede llegar a cientos de decibeles. Además de ser
molesto y estar probablemente fuera de normativa, el
ruido es una indicación de fuertes vibraciones, que
pueden destruir las partes internas de la válvula.
Cavitación
• La aplicación en fluidos compresibles es por un lado 
mas sencilla, ya que no existe el problema de la
cavitación, pero las ecuaciones que rigen su
comportamiento son diferentes a la de los fluidos no
compresibles.
• Se debe cuidar de que la velocidad y que las 
temperaturas estén dentro de los rangos, además de
otras consideraciones que dan cada fabricante. Es por
ello que mejor es contactar a su proveedor para que
ellos le asesoren con la mejor alternativa.
Válvulas de control en Gases
 Kv, coeficiente de caudal o de dimensionamiento de la
válvula. Se define como caudal de agua en metros cúbicos
por hora a 15ºC que pasa a través de la válvula para una
apertura dada cuando la presión diferencial es de un bar.
 Cuando está totalmente abierta: Kvs. Su valor mínimo es
Kvo.
 Rangeability Kvs/Kvo, relación de caudales que la válvula
puede controlar sin perder sus características. Para una
isoporcentual suele ser de 50 a 1.
 Cv, y es el número de galones por minuto de agua a 60º
F que pasa a través de una válvula totalmente abierta
cuando la presión diferencia es de 1 psi.
 Kvs = 0.86 Cv
 Dan una idea de la “capacidad” de la válvula
 Otros factores: Cavitación, Ruidos
Resumen: Dimensionamiento
• Las características del flujo determinan la manera
en que cambiará el coeficiente de flujo en
respuesta a los cambios en la posición de la
válvula; en otras palabras, como el Rate (índice
de velocidad) de flujo se verá afectado cuando la
válvula reciba una señal desde el instrumento.
• Las características de flujo disponible son:
 Lineal
 Isoporcentual
 Apertura rápida
• En el caso de las válvulas que usan jaula para
control, la características de flujo es función de la
forma que tienen las ventanas o apertura en la
pared de la caja. En el caso delas válvulas con
tapón para control, la forma del tapón
proporciona la característica de flujo
Características del flujo
características
Inherentes 
Variación de flujo 
en función de la
elevación del
vástago como
fracción de la
elevación
máxima para un
delta a presión 
constante
1.0
0
0.5
1.00
F
lu
jo
,
fr
a
c
c
ió
n
d
e
l
m
á
x
im
o
0.5
Elevación, fracción de la máximo
Apertura rápida
Lineal
Porcentaje
Igual
Características del flujo
• Característica lineal: El 
proporcional al recorrido
caudal es directamente 
del obturador. Iguales
incrementos en la carrera del obturador proporcionan
cambios iguales en el caudal.
• La capacidad del flujo es directamente proporcional a
la carrera del tapón. Característica inherente que
idealmente puede ser representada por una línea recta,
al graficar el coeficiente de flujo contra porcentaje de
carrera, es decir a iguales incrementos de carrera se
obtienen iguales incrementos de flujo a caída de presión
constante.
Curvas características de las Válvulas
• Característica de apertura rápida: deja pasar la mayor parte del
fluido al principio del recorrido del vástago. Hasta un 40%
aproximado del recorrido del vástago, el caudal de paso es
aproximadamente 80%
• Característica isoporcentual: A iguales incrementos de la carrera del
obturador proporciona cambios de igual porcentaje en el caudal que
está pasando en ese momento. Este cambio es pequeño al inicio
del recorrido y relativamente grande al final del mismo
• Porcentaje modificado: proporciona un buen control del flujo en
bajos porcentajes de apertura, además de tener la capacidad de
responder con máximo flujo cuando se le abre completamente.
Reuniendo así ambas características:
 Control preciso del flujo a medio rango
 Respuesta rápida de capacidad de flujo después del medio rango
Curvas características de las Válvulas
% de carrera máximo
Curvas características de las Válvulas
• La apertura rápida es más típica en válvulas todo-nada
que en válvulas de control, principalmente en válvulas de
seguridad.
• Para válvulas de control es común especificar una
respuesta lineal o isoporcentual.
• Por ejemplo para el control de presión se puede
especificar la válvula con una característica
isoporcentual, ya que la válvula suele trabajar entorno a
un mismo punto de funcionamiento por ejemplo sobre
60% de apertura. Sin embargo en un control de
temperatura o de nivel se puede especificar que la
respuesta de la válvula sea lineal, ya que en este caso la
válvula puede que trabaje en todo el rango por igual.
Curvas características de las Válvulas
Lineales
 Procesos lentos.
 Cuando másdel 40 % de la caída de presión del sistema 
cae en la válvula.
Isoporcentuales
 Procesos rápidos.
 Cuando la dinámica del sistema no se conoce muy bien.
 Cuando se requiere alto rango de control (rangeability) o
campo de control de caudal que la válvula es capaz de
regular manteniendo la curva característica inherente.
Apertura rápida
 Control on-off.
 Cuando la máxima capacidad de la válvula debe ser 
obtenida rápidamente.
Selección de una Válvula
• Las características del flujo discutido hasta ahora son
características inherentes de la válvula, es decir, que
describen las características del flujo en condiciones
estáticas de presión constante y caída de presión.
• En condiciones de operación real, cambios en la presión
y la caída de presión van a cambiar drásticamente las
distinción entre las características inherentes
características del flujo. Por lo tanto, se hace una
y
características instaladas.
• Las características instaladas tienen en cuenta los
cambios en la caída de presión y otras condiciones en el
sistema.
Características Inherentes vs. Instaladas
Clasificación de las válvulas
• La forma como se desplaza el obturador define la 
geometría y modo de funcionamiento de la válvula.
Válvula de movimiento lineal
• El obturador tiene un
movimiento lineal guiado,
generalmente provocado por el
empuje que hace su eje al girar
sobre 
Válvulas:
una 
válvula
rosca. 
anular,
válvula de diafragma, válvula
de compuerta, válvula de
globo, válvula de cono fijo,
válvula de aguja, válvula tipo
pinch.
Multigiro
Por la operatividad del obturador de la válvula
Válvula rotativa:
• El obturador y eje tienen un
giro de 0º a 90º desde la
posición totalmente abierta a
cerrada. Son válvulas de
rápida abertura.
• Válvulas: válvula de bola,
válvula de mariposa, válvula
tipo plug, válvula esférica.
Clasificación de las válvulas
Cuarto de giro
Clasificación de las válvulas
Lineales Rotativas
Flujo Tortuoso Flujo Racionalizado
Recuperación Baja Alta Recuperación
Maneja Flujo Pequeño Mas Capacidad
Variedad y Diseños 
Especiales
Mas Compacta
Aplicaciones de Alta
Presión
Puede Manejar Abrasivos
Movimiento Lineal Movimiento Rotatorio
Globo Mariposa
Diafragma Bola
Pellizco (Pinch)
Compuerta
Por el tipo de cuerpo
Clasificación de las válvulas
Válvula Mariposa
Válvula Compuerta 
(Gate)Válvula Globo
Clasificación de las válvulas
Válvula Pinch Válvula Diafragma
Válvula Bola
Válvula Plug
Válvula Check
Clasificación de las válvulas
1. Válvulas de Mariposa
 El cuerpo esta formado por un anillo cilíndrico dentro 
del cual gira transversalmente un disco circular.
 Las válvulas de mariposa son muy usadas en servicios
de altos caudales de fluidos a baja presión y pequeñas
pérdidas de carga.
 Tienen altos porcentajes de recuperación de presión y 
posibles fugas.
• Requieren más potencia de 
actuador cuando son grandes 
y no presentan buenas 
características de control
 El funcionamiento sólo requiere
una rotación de 90º del disco para abrirla
por completo.
 Poco desgaste del eje, poca fricción y
por tanto un menor par, que resulta en un
actuador más barato cuando son
pequeños. El actuador puede ser manual
oleohidráulico o
motorizado eléctricamente o neumático,
con posibilidad de automatización.
 La pérdida de carga es pequeña.
 Cuando la válvula está totalmente
abierta, la corriente circula de forma
aerodinámica alrededor del disco, y
aunque la pérdida de carga es
ligeramente superior a las válvulas
esféricas o de compuerta, ya que estás
tienen la sección totalmente libre de
obstáculos, es claramente inferior a la
válvula globo.
1. Válvulas de Mariposa
• Las válvulas de mariposa
pueden admitir cualquier tipo
de fluidogas, líquidoy hasta 
sólidos.
• A diferencia de las válvulas de
compuerta, globo o bola, no
hay cavidades donde pueda
acumularse sólidos impidiendo
la maniobrabilidad de la
válvula.
1. Válvulas de Mariposa
 Las válvulas de mariposa usualmente sirven para
aplicaciones de baja presión (125 lbs). Se caracterizan por
su operación rápida ya que abren y cierran a ¼ de vuelta. Se
pueden usar para regularlo pero no es recomendable
 El cuerpo que puede ser de hierro, acero al carbón, acero
inoxidable, pvc, cpvc u otro plástico; el disco que integra los
mismos materiales del cuerpo y el asiento de elastómeros
como el EPDM
 Pueden ser usadas en manejo de agua limpia o con sólidos
hasta
como
cierto %, también puede tener uso para corrosivos
ácidos y muchos otros fluidos dependiendo de la
presión y temperatura que se maneje en la línea de proceso.
 También existen las válvulas de mariposa de alto
rendimiento las cuales soportan una presión y
temperatura más altas y condiciones de operación mas
severas.
1. Válvulas de Mariposa
Ventajas:
válvula.
• Alta capacidad con baja caída de presión a través de la
•
•
•
•
•
No tiene cavidades
Económica, especialmente en grandes tamaños. 
Peso ligero cuando es pequeño, compacto 
Requiere poco mantenimiento
Apta para un gran rango de temperaturas, dependiendo del tipo 
de cierre.
Desventajas:
• Alta torsión (par) para accionarla: necesita actuadores
potentes o de gran recorrido si el tamaño de la válvula es
grande o la presión diferencial es alta.
• Propensa a la cavitación. No adecuada para fluidos
cavitantes o aplicaciones de ruido.
1. Válvulas de Mariposa
1. Válvulas de Mariposa
 El cuerpo de la válvula tiene una
cavidad interna esférica que alberga un
obturador en forma de esfera o de bola.
 El sellado en válvulas de bola es
excelente, la bola contacta de forma 
asientocircunferencial y uniforme el 
elástico
 Las aplicaciones más frecuentes de la
válvula de bola son de apertura/cierre.
 No son
servicios
tiempo bajo condiciones
recomendables usarlas en 
de parcialmente abiertas por
deun largo 
alta caída de presión a través de la
válvula, ya que los asientos blandos
pueden tener tendencia a salir de su
sitio y obstruir el movimiento de la
bola.
2. Válvulas de Bola
 Su mantenimiento puede ser fácil. La
perdida de presión en relación al
tamaño del orificio de la bola es
pequeña.
 El uso de la válvula está limitada por
la resistencia a temperatura y
presión del material del asiento,
metálico o plástico.
 Se emplean en vapor, agua, aceite,
gas, aire, fluidos corrosivos, pastas
y materiales pulverizadosaguadas 
secos. 
fluidos fibrosos pueden dañar
Según que abrasivos o
la
de presión las
superficie de la bola y asiento.
 Debido al alto porcentaje de recuperación 
válvulas de bola son actualmente muy usadas.
2. Válvulas de Bola
2. Válvulas de Bola
2. Válvulas de Bola
y de laMovimiento de la palanca 
válvula
asiento de la válvula puede
El anillo suave conformado en el
ser
deformado por la presión del fluido
en contra de el, por lo que esta
válvula no es adecuada para le uso
en el control de caudal
• La válvula de bola hace uso de un anillo suave conformado en el
asiento de la válvula. Si la válvula se utiliza en posición
parcialmente abierta, la presión se aplica a sólo una parte del
asiento de la válvula, lo cual puede causar que el asiento de la
válvula se deforme. Si el asiento de la válvula se deforma, sus
propiedades de sellado se vulneran y esta fugará como
consecuencia de ello.
 El cuerpo es de acero al carbón, acero inoxidable, bronce; bola o
esfera de acero al carbón, acero inoxidable; asientos de teflón.
Existen otros materiales de fabricación de los cuerpos, las esferas
y los asientos y su uso depende de las condiciones de operación
que tendrá la válvula (fluido-presión-temperatura) para
determinar que materiales son los adecuados para que la válvula
de bola no falle en su operación.
 También son fabricadas en termoplásticos como el PVC y CPVC
que permiten manejo de agua a más bajo costo o de corrosivos
que tienen la posibilidad de desgastar rápidamente el metal como
el acero.
 Las válvulas de bola pueden ser operadas con actuadores
eléctricos y neumáticos y en general son una buenaopción en
muchas aplicaciones desde manejo de agua, hasta de fluidos
industriales más agresivos.
2. Válvulas de Bola
Ventajas:
• Excelente control ante fluidos viscosos, erosivos, poco
fibrosos o con sólidos en suspensión.
• Alta rangeabilidad de control (aprox.: 300:1).
• Mayor capacidad que las válvulas de globo.
• Bajo costo y alta capacidad.
• Pocas fugas.
Desventajas:
• No adecuada para líquidos cavitantes.
• Puede provocar ruido con caídas de presión altas.
• Susceptible al desgaste de sellos.
2. Válvulas de Bola
2. Válvulas de Bola
2. Válvulas de Bola
3. Válvulas de Globo
 Una válvula de globo es aquella en la
que el cierre se logra por medio de un
disco o tapón que cierra el paso del
fluido en un asiento que suele estar
paralelo con la circulación en la tubería.
 Válvula de movimiento lineal
 Las válvulas de globo son llamadas así por la forma
esférica de su cuerpo. Si bien actualmente algunos
diseños ya no son tan esféricos, conservan el nombre
por el tipo de mecanismo
 El obturador tienen un movimiento lineal. La mayoría de
los vástagos son roscados, permitiendo su avance
mediante múltiples giros, como en las actuadas de
forma manual con volante.
3. Válvulas de Globo
3. Válvulas de Globo
 Las válvulas de globo automatizadas
pueden tener vástagos sin rosca, y el
desplazamiento lineal viene directamente
proporcionado por el actuador.
 La válvula de globo es muy utilizada en la
regulación de fluidos. La geometría del
obturador caracteriza la curva de regulación,
siendo lineal para obturadores parabólicos.
 Son de uso frecuente gracias a su poca
fricción y pueden controlar el fluido con la
estrangulación al grado deseado.
 El cierre puede ser metal-metal lo cual permite
su uso en condiciones críticas.
 Las pérdidas de carga son importantes.
3. Válvulas de Globo
 Cuando el tapón de la válvula está en
contacto firme con el asiento, la válvula
está cerrada. Cuando el tapón de la
válvula está alejado del asiento, la
válvula está abierta. Por lo tanto, el
control de caudal está determinado no
por el tamaño de la abertura en el
asiento de la válvula, sino más bien por
el levantamiento del tapón de la válvula
(la distancia desde el tapón de la
válvula al asiento).
 Una característica de este tipo de válvula es que incluso
si se utiliza en la posición parcialmente abierta, hay
pocas posibilidades de daños al asiento o al tapón por el
fluido.
 En particular, el principal tipo de válvula de globo utilizada
para control de caudal es la válvula de aguja.
 Cabe señalar, sin embargo, que debido a que la vía
de circulación en esta válvula es en forma de 'S', la
caída de presión es mayor que el de otros tipos de
válvulas.
 El vástago de la válvula debe ser accionado en
numerosas ocasiones con el fin de abrir y cerrar la
válvula y por tanto, hay una tendencia a fugar por la
glándula de sello.
 Además, dado que cerrar la válvula requiere accionar
el vástago hasta que el tapón presione firmemente
hacia abajo en el asiento, es difícil saber el punto
exacto en el que la válvula está totalmente cerrada.
Ha habido casos en que accionando accidentalmente
la flecha de la válvula demasiado lejos se ha dañado
la superficie del asiento.
3. Válvulas de Globo
El vástago de la válvula tiene 
que ser accionado
muchasveces con el fin de abrir y
cerrar la válvula, y por lo tanto
existe una tendencia a fuga en 
las glándulas de sellado
El control de caudal esta
determinado no por el
tamaño de la abertura en
el asiento de la válvula,
sino mas bien por el
levantamiento del tapón
desde el
válvula al
(la distancia
tapón de la
asiento)
Si se utiliza en la posición
parcialmente abierta, hay
pocas posibilidades de
daños al asiento de la
válvula o al tapón del fluido
Si el cierre es muy rápido
se puede dañar a la
válvula y al asiento
Debido a que la vía de
circulación en esta válvula
es forma de S, la caída de
presión es mayor que el de
otros tipos de válvula
3. Válvulas de Globo
 Las válvulas tipo globo a diferencia de las válvulas de
compuerta, permiten aplicarlas en regulación de
fluidos y realizan un cierre hermético cuando cuenta
con un asiento flexible.
 En esta clase de válvulas el fluido no corre de
manera directa y en una sola dirección como lo hacen
en las válvulas de compuerta sino que el fluido entra
y sube dentro del cuerpo de la válvula, es
estrangulado por el embolo según qué tan abierta o
cerrada se encuentre la válvula, y después baja el
fluido hacia la salida de la válvula. En las válvulas
globo, el fluido hace una movimiento de columpio
dentro donde choca con el embolo que regula cuanto
fluido debe de pasar por la válvula.
3. Válvulas de Globo
• Las válvulas globo tienen la ventaja de regular, pero
tienen la desventaja de que al detener cierta parte del
fluido para regularlo, generan una caída de presión
dentro de la línea lo que debe de ser considerado en
los cálculos técnicos para que esta clase de válvulas
y otras circunstancias que hay dentro de la línea no
impidan que el fluido deba de llegar hasta donde se
requiere.
• Las válvulas de globo son más costosas que las
compuertas. Pueden ser fabricadas en casi cualquier
material como en acero al carbón, acero inoxidable,
hierro, PVC, CPVC, bronce, acero forjado y con
extremos, roscados, bridados, socket Weld (SW), y
Butt Weld.
3. Válvulas de Globo
• Las válvulas de membrana se usan principalmente
en fluidos viscosos y corrosivos. El sello
constituyente de la membrana evita el contacto del
fluido con las partes internas.
• Generalmente tienen malas características de
control y las membranas suelen tener corta
duración.
4. Válvulas de Membrana - Diafragma
• La señal de presión que llega
al actuador desplaza el
diafragma venciendo la fuerza
del muelle y el movimiento del
es transmitido al
a través de un
diafragma
obturador
vástago.
4. Válvulas de Membrana - Diafragma
• En estas válvulas el flexible y
elástico diafragma está unido al
vástago que lo comprime, por
un tornillo embebido dentro del
El vástago
sube y baja
diafragma.
compresor
accionado por el casquillo
roscado, alojado en el volante.
• La flexibilidad de montaje, la amplia elección de
materiales para cuerpos, recubrimientos de cuerpos y
diafragmas, hacen que estas válvulas sean adaptables a
diversas aplicaciones
• Suelen usarse para vencer problemas de corrosión,
abrasión, lodos, contaminación, de fluidos con sólidos
disueltos, etc.
• El mecanismo de accionamiento no está sometido a la
acción corrosiva del fluido, ya que el diafragma aísla los
elementos internos de la válvula del fluido, solamente es
el diafragma el que sufre desgaste.
4. Válvulas de Membrana - Diafragma
 Diafragmas: una gran variedad de
grados de diafragmas disponibles para
hacer frente a todos los procesos
industriales de la actualidad.
 Los diafragmas de caucho elásticos
proporcionan una estanqueidad 100%
al cierre y aíslan el bonete del contacto
con el fluido de proceso.
4. Válvulas de Membrana - Diafragma
4. Válvulas de Membrana - Diafragma
Ventajas
• Bajo costo.
• No tienen empaquetaduras.
• No hay posibilidad de fugas por el vástago.
• Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o
formación de gomas en los productos que circulan.
Desventajas
• Diafragma susceptible de desgaste.
• Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.
4. Válvulas de Membrana - Diafragma
 Las válvulas de diafragma son válvulas que operan con fluidos
“CORROSIVOS” y “ABRASIVOS” y que por su diseño de paso
Recto o Vertedor le da mucha mayor amplitud de aplicaciones.
 Esta válvula de diafragma puede ser recubierta o puede tener un
“liner” al interior del cuerpo que usualmente es de un elastómero
como epdm, buna, neopreno, polipropileno y otros materiales y que
en conjugación con el diafragma realizan su función con un
desgaste mínimo al que cualquier otra válvula puede tener si es que
fue seleccionada de manera correcta. También puede ser operada
con actuadores eléctricos, neumáticos y sus característicasy
versatilidad permiten que este instalada casi en todo plantas de
proceso del mundo.
4. Válvulas de Membrana - Diafragma
• Las válvulas
estrangulación
de diafragma se utilizan para el corte y 
de líquidos que pueden llevar una gran
cantidad de sólidos en suspensión.
• En las válvulas de diafragma se aísla el fluido de las partes 
del mecanismo de operación. Esto las hace idóneas en
servicios corrosivos o viscosos, ya 
contaminación hacia o del exterior.
que evita cualquier 
La estanqueidad se
consigue mediante una membrana flexible, generalmente
de elastómero, pudiendo ser reforzada con algún metal,
que se tensa por el efecto de un eje-punzón de movimiento
cuerpo, que hace delineal, hasta hacer contacto con el 
asiento.
4. Válvulas de Membrana - Diafragma
• 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.
• Idóneas en servicios de líquidos
pastosos y partículas sólidas en
suspensión, evita el contacto
con los mecanismos de la
válvula y cualquier tipo
contaminación hacia o desde el
exterior.
• Generalmente la válvula pinch
está limitada a trabajar a bajas
presiones
pueden ser 
mecánica o
• Las válvulas pinch
actuadas de forma
por presión.
4. Válvulas del tipo Pinch
• Son difíciles de controlar manualmente ya que en la
operatividad la presión del mismo fluido en la
afecta. La válvula tampoco puedeconducción también 
cerrar al 100%.
• El tubo flexible es de elastómero generalmente
reforzado. La selección del material se realiza de
acuerdo a un compromiso de corrosión-resistencia ya
que el elastómero va perdiendo sus propiedades
resistivas en el tiempo en contacto con fluidos
corrosivos. El limite de fatiga debe estar dentro del
número de oberturas y cierres previstos para la válvula.
4. Válvulas del tipo Pinch
4. Válvulas del tipo Pinch
5. Válvulas tipo Guillotina, Compuerta, Cuchilla
• Esta válvula efectúa su cierre
con un disco vertical plano, o
de forma especial, y que se
mueve verticalmente al flujo
del fluido.
• Tiene la ventaja de presentar
muy poca resistencia al flujo
del fluido cuando esta en
posición de apertura total.
Válvula de guillotina de boca redonda
Características:
• Construcción fundida en un solo cuerpo
• Servicios ligeros y medios
• Usado para pasta de papel (concentraciones medias y altas)
5. Válvulas tipo Guillotina, Compuerta, Cuchilla
Válvula de guillotina de 
boca cuadrada
5. Válvulas tipo Guillotina, Compuerta, Cuchilla
• Las válvulas de cuchilla son consideradas
como tipo compuerta ya que tienen una
lamina en su interior que sube y baja con
un vástago y que permite realizar un
“CORTE “ al fluido de manera sencilla. Las
válvulas de cuchilla son diseñadas para
operarlas en condiciones donde el fluido
contiene un alto grado de sólidos y que
con cualquier otra válvula no podría
cerrarse.
• Las aplicaciones más comunes de estas
válvulas de cuchilla son en las papeleras,
la minería donde el “Slurry” (lodos) es
sumamente abrasivo. También puede ser
usadas en cementeras y en general,
donde el fluído es muy espeso, viscoso,
arenoso y con alto grado de sólidos.
• Es importante aclarar que las válvulas de cuchilla
papeleras tienen diferentes características de aguante
que las mineras ya que el fluido de minería es mucho
más abrasivo y el desgaste es mayor, por lo cual
recomendamos que no sean adquiridas en la minería
válvulas de cuchilla “normales”.
• Las válvulas de cuchilla son fabricadas en hierro, acero
al carbón, acero inoxidable y por sus características son
válvulas con poco peso y no utilizan casi espacio en las
líneas.
• Pueden ser automatizas con actuadores neumáticos e
hidráulicos y existe pocas marcas realmente con alto
desempeño dentro de la minería.
5. Válvulas tipo Guillotina, Compuerta, Cuchilla
• Es utilizada para el flujo de fluidos limpios y sin
interrupción.
• Cuando la válvula está totalmente abierta, el área de
flujo coincide con el diámetro nominal de la tubería, por
lo que las pérdidas de carga son relativamente
pequeñas.
• Este tipo de válvula no es recomendable para regulación
resultar
sufrir
o estrangulamiento ya que el disco 
erosionado. Parcialmente abierta 
vibraciones.
• Tienen un uso bastante extendido
podría 
puede
en el sector
petroquímico ya que permite estanqueidades del tipo 
metal-metal.
5. Válvulas tipo Guillotina, Compuerta, Cuchilla
• 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 para
que sus interiores (asiento y cuña) no sean desgastados
prematuramente por el fluido y su presión y así evitar que
tenga fugas.
• Las válvulas de compuerta son fabricadas en varios
materiales como: bronce, acero al carbón fundido, acero
inoxidable, hierro, acero forjado, PVC, CPVC con extremos
roscados, bridados
5. Válvulas tipo Guillotina, Compuerta, Cuchilla
• Su cierre es muy lento ya que hay que dar varias vueltas a
un volante para abrir o cerrar completamente. Pueden ser
operadas además de con un volante, con un operador de
engranes, y actuadores neumáticos y eléctricos.
5. Válvulas tipo Guillotina, Compuerta, Cuchilla
• Proporcionan una variación infinitesimal del caudal.
Estas válvulas son adecuadas para la regulación
proporcional del caudal líquido, puesto que el
porcentaje de apertura es proporcional a la corriente
que llega a la bobina , permitiendo de esta manera
realizar un control y monitoreo a través de PC.,
Cantidades de procesos, etc. Las válvulas Av260
son suministradas con un convertidor de señal
incorporado tipo ESIC. La señal de control puede
ser una señal de tensión de 0 a 10 VCC o una señal
de corriente de 4 a 20mAmp
5. Válvulas Solenoide Proporcional
• CARACTERÍSTICAS: Señales
normalizadas: 0 a 10 VCC o 4
de control
a 20mAmp.
Alimentación: 21-30 VCC Protección: IP 67 Fluido:
líquidos neutros de 50 csc máximo Temperatura de
Fluido: -10 a 80°C, ambiente -25 a 50°C Presión
diferencial: 0,5 a 10 Bar Presión máxima de prueba:
16 Bar. Condiciones de regulación: mejor que 1:20
(5-100%) Respuesta rápida de acción directa, de
regulación lineal. Baja dependencia de la presión
diferencial. Protección contra
alimentación (la válvula se cierra)
cortes en la
Señal mínima:
Válvula cerrada Señal Máxima: Válvula totalmente
abierta Montaje en cualquier posición, se
recomienda la bobina hacia arriba. Consumo de la
bobina 20 watts máximo Alimentación cable marrón
de 2 mts. Señal de control cable negro. Conexión
negativa cable azul.
5. Válvulas Solenoide Proporcional
FuenteAire
4 - 20 mA
Convertidor de corriente a presión (I/P)
Aire 3-15 psi
Conversor I/P
Posicionador
Convertidores de corriente a presión (I/P)
 La histéresis debe ser menos del 3% y
significativamente meno
s
si el lazo debe ser a
 La histéresis es una dificultad, pero el stiction es 
realmente el problema principal
 El stiction (stick + friction) ocurre en la válvula cuando el 
obturador y el asiento o el vástago y los empaques se
„pegan‟ o friccionan
justamente sintonizado
 El stiction deberá ser menos que 1% y por lo general 1% 
es demasiado
Posicionador
 Es un dispositivo semejante a un controlador
proporcional y su función es comparar la señal de
salida del controlador con la posición del vástago de
la válvula, la cual se asegura mediante una 
vástago y elrealimentación mecánica, entre el
posicionador.
Posicionador
Posicionador
 Si el vástago no está en la posición indicada por el
controlador, con el posicionador se añade o elimina
aire del actuador de la válvula hasta que se logra la
posición correcta.
• El posicionador tiende a eliminar o al menos minimizar los efectos 
de:
 Retardo en los actuadores de gran capacidad. Fricción del vástago debido a la empaquetadura.
 Fricción debida a fluidos viscosos o pegajosos.
está Cambios en la presión en la línea de procesos donde 
instalada la válvula.
Posicionador
Alimentación 
de aire
Señal control
3-15psi
vástago
Posicionador
Aire al
diafragma
Aire al
diafragma
Sensor posición
POSICIONADOR
• El posicionador smart SP400 puede alimentarse con una señal de
entrada de 4-20 mA.
• La precisión del control se mantiene gracias a la realimentación de
la posición de la válvula que automáticamente hace variar la
presión de salida neumática para reducir los efectos de la fricción
del vástago y las fuerzas del flujo y así mantener la posición
deseada de la válvula.
• La indicación de la posición de la válvula la proporciona un
indicador de carrera giratorio y el display digital muestra de forma
continua el % de carrera. La realimentación del posicionamiento
se consigue por interruptores sin contactos de efecto Hall.
Posicionador
Posicionador
• La indicación de la posición de
la válvula la proporciona un
indicador de carrera giratorio y
el display digital
forma continua el %
muestra de
de
carrera. La realimentación del
posicionamiento se consigue
por interruptores sin contactos
de efecto Hall.
• Caracterización
• Diagnósticos
• Alarmas
• Bloques de
control, etc.
Posicionador: Válvulas Inteligentes
Posicionador +
Microprocesador
• Posicionador Inteligente SRD991 con HART, 
FoxCom,PROFIBUS-PA, FOUNDATION Fieldbus H1
Bus de campo
Posicionador: Válvulas Inteligentes
Posicionador Inteligente FOUNDATION Fieldbus H1
• Datos primarios: necesarios para el cálculo de la
sección de paso de la válvula:
• Propiedades de fluido.
• Presión antes de la válvula
• Caída de presión en la válvula.
• Teoría del fluido: afecta al material de la válvula.
• Caudal del fluido.
• Datos secundarios:
• Nivel de estanqueidad
• Característica de caudal: relación estructural a presión 
constante, entre el caudal que atraviesa la válvula y su 
apertura .
Selección de válvulas de control
• La presión y la temperatura para indicar la clase del
cuerpo de la válvula.
• La elección de la configuración de la válvula depende
de la máxima presión diferencial esperada, capacidad
de soportar mayor caída de presión .
• El tipo de fluido
válvula, para determinar elseleccionar el
material de
debe ser considerado antes de
tipo de
la válvula brindando un óptimo
funcionamiento y una larga vida de servicio.
los fenómenos de• También se debe tener en cuenta 
evaporación, cavitación y ruido.
Criterios de selección para una válvula de control
Condiciones de flujo
• Caudal del fluido: Máximo, mínimo y nominal
• Máxima caída de presión permisible
• Máximo diferencial de presión estática al cierre
• Presión de vapor del fluido
• Máximo ruido permisible
De acuerdo con las exigencias del flujo es necesario
determinar el tipo de cuerpo de la válvula con el fin de
requisitos de caída de presión y evitar
problemas relacionados con ruido y
cumplir con los 
simultáneamente 
cavitación
Materiales de construcción
• La selección adecuada de los materiales es esencial
para obtener una razonable vida útil de la válvula.
• La corrosión, erosión, las partículas a altas velocidades,
la cavitación y otros problemas, independientemente o
combinados pueden deteriorar rápidamente lo materiales
seleccionados e inclusive destruir la válvula.
• Corrosión
• Utilización de materiales especiales o aleaciones que
brinden la mejor compatibilidad química con el fluido de
proceso (Hastelloy, Alloy 20, Inconel, Monel, etc..)
• Erosión
• Utilización de materiales endurecidos (Stellite, 17-4 PH,
etc..)
Ejemplo de dimensionamiento de una válvula
• Asumamos que tenemos una válvula de control
regulando el flujo de salida de un fluido en un tanque de
donde se quiere controlar el nivel a 25 pies. El flujo de
entrada varía de 0 a 125 gpm
• El máximo flujo de salida Q debe ser igual al máximo
flujo de entrada, es decir 125 gpm. Desde que 1 pie de
agua desarrolla una presión de 0.433 psi, con un nivel
de 25 pies en el tanque la presión a través de la válvula
será 25x0,433 = 10,8 psi y considerando que G = 1 para
el agua, obtenemos CV = 36.5, luego el diámetro
mínimo es de 2 pulgadas
Válvulas Proporcionales Motorizadas
Válvulas Proporcionales Motorizadas
• Las válvulas motorizadas se utilizan siempre que se necesite un
ajuste exacto.
• Es una válvula giratoria con dos discos de desplazamiento de óxido
cerámico que resisten la suciedad y no se gastan.
• El actuador eléctrico sin mantenimiento, está compuesto de un
poderoso y reversible motor, con la elección de CC, sincrónica y
diseños paso a paso para adecuarse a los distintos tipos de
sistemas de control.
• El disco de control gira gracias al eje de salida del engranaje que
está libre de contragolpes para garantizar una característica de
control reproducible.
• Dos microinterruptores separados y flotantes detectan los límites
cerrados y totalmente abiertos de la válvula. El bajo consumo de
energía entre 1,5 y 5W implica que el regulador eléctrico pueda
accionar ciertos tipos de motores en forma directa.
Válvulas Proporcionales Motorizadas
ofrecen
con
diversos
válvulas
 También se 
reguladores 
motorizados y componentes
eléctricos para complementar la
válvula y solucionar problemas de
control de variada complejidad,
por ejemplo, kits de regulación de
temperatura y caudal y tarjetas
electrónicas de control, tales
como el servo amplificador y el
controlador de motor paso a
paso.