45 LABORATORIOS La curva de caudal de un regulador de pre- sión ilustra el rango de presiones de salida (eje vertical) que el regulador mantendrá frente a diferentes demandas de caudal del sis- tema (eje horizontal). Idealmente, lo que quere- mos es operar el regulador en la parte más plana (más horizontal) de la curva, que es donde mantendrá relativamente constante la presión incluso con cambios significativos en el caudal. Figura 1 - Curvas de caudal para diferentes configuraciones de regulador. Estas cuatro curvas representan sistemas diferentes: regulador de muelle (curva 1) y regulador pilotado con pequeñas modificaciones (curvas 2, 3 y 4). Cada uno de estos tres sistemas de reguladores pilotados caracteriza una configuración distinta diseñada para aplanar y extender la curva de caudal. Desafortunadamente, la curva de caudal de un regulador de presión experimentará siempre una cierta caída o inclinación. La figura 1 repre- senta cuatro curvas de caudal, y al leerlas de iz- quierda a derecha, su pendiente hacia abajo la definimos como ‘droop’ o caída de presión. En la parte más a la derecha de cada curva podemos observar que hay una zona donde la presión cae de forma muy abrupta. El punto en el que la presión empieza a caer rápidamente y hasta que la presión se aproxima casi a cero, define una zona llamada ‘choked – flow area’ (área de caudal sónico). Debemos evitar operar el regulador dentro de esta zona porque no se comporta de forma eficiente, generándonos grandes caídas de presión aguas abajo. Si nuestras condiciones de servicio nos llevan a esta zona de la curva, deberemos considerar la utilización de otro diseño de regulador o bien uno de mayor tamaño. Sin embargo, si operamos el regulador en la parte fun- cional de la curva (antes de la zona de caudal sónico), conseguimos disminuir el droop y una curva más plana para un amplio rango de caudales, expandiendo así las capacidades del regulador. Usando un regulador de muelle como punto de partida (figura 2), en este artículo exploraremos las siguientes configuraciones: - Regulador pilotado con regulador piloto (figura 3). - Regulador pilotado con regulador piloto y retroalimenta- ción externa aguas abajo al regulador principal (figura 4). - Regulador pilotado con regulador piloto y retroalimen- tación al regulador piloto (figura 5). Estas configuraciones ofrecen respectivamente un buen, mejor y óptimo rendimiento cuando se trata de mantener la presión de salida de una forma consistente y por lo tanto, ofrecen curvas de caudal progresivamen- te más planas para rangos de caudal más amplios. Supuestos Para este artículo, focalizaremos nuestra atención en una planta que dispone de un único punto de suministro de nitrógeno para múltiples procesos. Supondremos tam- bién que estos procesos no están operando constante- mente, por lo que la demanda de caudal fluctuará a lo largo del día. Si la planta tuviera que emplear un regulador de muelle para esta función, un incremento de caudal provocaría una caída de presión (droop) y por el contrario, una caída en la demanda, implicaría un incremento o punta de presión. Ambos cambios de presión requerirán frecuentes ajustes manuales del regulador o bien regula- dores adicionales de punto de uso. En lugar de esto, la planta puede decidir usar un regulador pilotado que per- mite un control dinámico de la presión sin ajustes manua- les, y proporcionará una presión de salida más estable frente a las variaciones de la demanda de caudal. Figura 2 - Regulador de muelle. Un regulador que emplea un muelle para controlar caudal, lo usamos como punto de partida para la comparación de las curvas de caudal. tecnología