¿Cómo funciona un regulador de presión? Explicación de una sola etapa versus dos etapas

Un cilindro de nitrógeno de 200 bares conectado directamente a un cromatógrafo de gases es una receta para lecturas erráticas y sobrepresión peligrosa. Un regulador de presión se encuentra entre el suministro y el proceso, reduciendo la alta presión de entrada a una presión de salida más baja y estable. Lo hace automáticamente, sin electricidad, equilibrando la fuerza de un resorte ajustable con la fuerza creada por la presión aguas abajo sobre un diafragma o pistón.

Qué hace realmente un regulador de presión

Un regulador de presión es una válvula de control autónoma que utiliza la presión aguas abajo como señal de retroalimentación. Todo regulador de accionamiento directo tiene tres elementos funcionales:

• Un elemento de carga, normalmente un botón de ajuste que actúa sobre un resorte, ajusta la presión de salida deseada.
• Un elemento sensor, normalmente un diafragma o pistón, siente la presión aguas abajo cerca de la salida del regulador.
• Un elemento reductor, formado por un asiento de válvula y un asiento, abre y cierra la ruta del flujo para agregar o detener el flujo de gas.

Cuando la presión de salida cae, el elemento sensor mueve el asiento para abrirlo. Cuando aumenta la presión de salida, el elemento sensor permite que el asiento se cierre. El regulador modula el flujo continuamente para mantener el punto de ajuste.

El principio de funcionamiento: fuerza de resorte versus fuerza de presión

La mejor manera de entender un regulador es modelarlo como un equilibrio de fuerzas. La perilla de ajuste comprime un resorte que empuja hacia abajo el diafragma. La presión del gas aguas abajo empuja hacia arriba el mismo diafragma. La diferencia entre estas dos fuerzas controla la posición del asiento.

Operación paso a paso

1. Gire la perilla de ajuste para comprimir el resorte y establezca la fuerza deseada en el diafragma.
2. Sin demanda aguas abajo, el obturador se asienta contra el asiento de la válvula y el flujo se detiene a una presión ligeramente superior al punto de ajuste, lo que se denomina bloqueo.
3. Cuando se abre una válvula aguas abajo, la presión de salida cae ligeramente; la fuerza del resorte ahora es mayor que la fuerza hacia arriba del diafragma, por lo que el asiento se eleva.
4. El gas fluye a través del asiento de la válvula hasta que la presión aguas abajo regresa al punto de ajuste.
5. Cuando la demanda disminuye, la presión de salida aumenta ligeramente, el diafragma se mueve hacia arriba y el asiento se acelera hacia atrás.
6. El regulador alcanza un equilibrio estable donde la fuerza del resorte es igual a la fuerza de presión, mientras que el asiento permanece ligeramente abierto para igualar la demanda de flujo.

Este es el control proporcional. Excepto en el momento del bloqueo, el asiento no está completamente abierto ni completamente cerrado. Mantiene una posición de estrangulamiento que suministra el flujo suficiente para mantener la presión aguas abajo en el valor seleccionado.

Reguladores de una sola etapa versus reguladores de dos etapas

Los reguladores de una etapa realizan toda la reducción de presión en un solo paso. Su presión de salida es razonablemente estable, pero puede cambiar cuando cambia la presión de entrada, un efecto llamado efecto de presión de suministro. Los reguladores de dos etapas utilizan una primera etapa para reducir la presión del cilindro a un nivel intermedio, luego una segunda etapa realiza la regulación final. Esto hace que la presión de salida sea casi independiente de la presión del cilindro, lo que resulta útil para instrumentos sensibles y cilindros de alta presión.

Para muchos sistemas de paneles de acero inoxidable, un regulador de una sola etapa de servicio mediano, como el Regulador de presión de acero inoxidable de tamaño mediano serie R57 Ofrece un equilibrio práctico entre capacidad de flujo y control.

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Cuando su proceso requiere estabilidad de dos etapas e indicación visual de flujo, el Regulador tipo caudalímetro de dos etapas serie R19T Combina la reducción de presión final con un caudalímetro en una sola unidad.

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Reguladores de contrapresión y otras variaciones

Un regulador reductor de presión controla la presión aguas abajo. Un regulador de contrapresión controla la presión aguas arriba abriendo una vía de alivio cuando la presión de entrada excede el punto de ajuste. Los reguladores de contrapresión se utilizan en sistemas de mezcla de gases, suministro de vapor químico y aplicaciones de rociado donde se debe mantener una presión constante delante de una válvula o filtro.

En un sistema de gas de acero inoxidable, un regulador de contrapresión de acero inoxidable dedicado, como el Regulador de contrapresión de acero inoxidable serie SR7 aplica el mismo principio de equilibrio de fuerzas a la inversa: el resorte mantiene la válvula cerrada hasta que la presión aguas arriba la supera.

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Para flujos de proceso muy grandes, los reguladores operados por piloto utilizan un regulador piloto pequeño para amplificar la señal de detección. Son menos comunes en tubos de instrumentación compactos, pero se vuelven valiosos cuando aumenta la capacidad de flujo requerida.

Seleccionar un regulador para su sistema de gas

Comience con el fluido, el rango de presión y el flujo. Para servicios corrosivos, de alta pureza o de hidrógeno, el acero inoxidable 316L es un valor predeterminado robusto. Verifique la clasificación de presión de entrada, el rango de presión de salida y la capacidad de flujo en el punto de ajuste operativo. Considere también el tipo de conexión: accesorios de tubo de compresión, sellos frontales VCR o extremos soldados. Para obtener una línea completa de reguladores de presión de acero inoxidable, revise la Gama de reguladores de presión de acero inoxidable NB-KSL .

Los dos números de rendimiento que más importan son la caída y el bloqueo. La caída es la disminución de la presión de salida a medida que aumenta el flujo. El bloqueo es el aumento por encima del punto de ajuste cuando se detiene el flujo. Un regulador bien diseñado mantiene el tamaño pequeño, y un diseño de dos etapas generalmente ofrece un mejor rendimiento cuando la presión de entrada cambia mucho.

Criterios de selección comunes

• Presión máxima de entrada y rango de presión de salida
• Caudal requerido a la presión de funcionamiento
• Compatibilidad de fluidos con los materiales del diafragma, el asiento y el cuerpo.
• Rango de temperatura de funcionamiento y condiciones ambientales.
• Tipo de conexión y tamaño de tubería o tubería
• Precisión requerida, incluida la caída y el bloqueo aceptables

Si se trata de una instalación nueva, siga la flecha de dirección del flujo, asegure el tubo de entrada y evite montar el regulador cerca de vibraciones fuertes. NB-KSL instrucciones de instalación Explique en detalle las recomendaciones de torsión, alineación y prueba de fugas.

Comprender cómo funciona un regulador de presión consiste principalmente en comprender el equilibrio de fuerzas. Una vez que pueda comparar la fuerza del resorte con la fuerza del diafragma, podrá predecir por qué un regulador se abre según demanda, se cierra en un callejón sin salida y se comporta de manera diferente en configuraciones de una y dos etapas. Elija el material y el tipo de conexión correctos, respete los límites de flujo y el regulador mantendrá silenciosamente su sistema de gas bajo control.