Zeintzuk dira hiru balbula motak?

Ingeniariek eta teknikariek "zeintzuk diren hiru balbula motak" bilatzen dutenean, askotan harritu egiten dira erantzun unibertsal bakarra ez dagoela aurkitzean. Egia hiru kategoriako zerrenda soil bat baino ñabardura handiagoa da. Balbulen sailkapena funtzionamendu-testuinguruaren araberakoa da erabat, energia hidraulikoko sistemekin, industria-prozesuko hodiekin edo eragingailu mekanikoen integrazioarekin lan egiten ari zaren ala ez.

Konplexutasun hori ez da akats bat ingeniaritza terminologian, ezaugarri bat da. Industria diziplina ezberdinek beren sailkapen-esparru propioak garatu dituzte, balbula-ezaugarri desberdinak lehenesten dituztelako. Sistema hidraulikoen diseinatzaile batek kontrol-funtzioetan jartzen du arreta, prozesu-plantaren ingeniari batek zerbitzu-betebeharrarekin arduratzen den bitartean, eta mantentze-lanetako teknikariak mugimendu mekaniko motak ulertu behar ditu eragingailuak aukeratzeko eta espazio-plangintzarako.

Gida zabal honetan, ingeniaritza-testuinguru ezberdinetan balbula motak definitzen dituzten hiru sailkapen-esparru autoritarioak aztertuko ditugu. Esparru bakoitzak "hiru mota" galderari erantzun zilegi bat adierazten du, industriako estandarren eta mundu errealeko aplikazioen eskakizunen babesa.

Lehenengo Esparrua: Fluido Potentziako Sistemen Sailkapen Funtzionala

Sistema hidrauliko eta pneumatikoetan, balbulak potentzia transmititzeko zirkuituen egikari logiko gisa balio dute. Esparru honetako oinarrizko hiru balbula motak kontrol-funtzioan oinarritzen dira: norabide-kontrol-balbulak, presioa kontrolatzeko balbulak eta emaria kontrolatzeko balbulak. Sailkapen hau automatizazio ingeniaritzan da nagusi eta ISO 1219 (fluid power ikurrak) eta NFPA T3.10.19 arauetan aitortzen da.

Norabide-kontrol-balbulak

Norabide-kontroleko balbulek (DCV) edozein fluido-potentzia-sistemaren oinarri logikoa ezartzen dute. Haien funtzio nagusia zirkuitu baten barruan fluido-fluxuaren bideak bideratzea, desbideratzea edo blokeatzea da, eta horrela eragingailuen mugimendu-norabidea zehazten da, hala nola zilindro hidraulikoen (luzatu, atzera egin edo eutsi) edo motor hidraulikoen (erlojuaren orratzen noranzkoan, erlojuaren orratzen noranzkoan edo gelditu).

DCVen barne-arkitektura bi diseinu-filosofia nagusitan kokatzen da: bobina-balbulak eta poppet-balbulak. Bobina-balbulak zehatz mekanizatutako elementu zilindriko bat (bobina) osatzen dute, pareko zulo baten barruan irristatzen diren lur eta zirrikituekin. Bobina axialki mugitzen den heinean, balbularen gorputzeko atakak estaltzen edo desestaltzen ditu, fluidoen bideak birbideratuz. Diseinu hau kommutazio-logika konplexua ezartzean nabarmentzen da: balbula-gorputz bakar batek 4 bideko 3 posizioko edo 5 bideko 2 posizioko konfigurazioak lor ditzake. Hala ere, bobina-balbulek berezko ezaugarri fisiko bat dute, zigilatzea izenekoa. Lerratze mugimendu leuna ahalbidetzeko, bobina eta zuloaren artean hainbat mikrometroko tarte erradiala egon behar da. Horrek presiopean saihestezina den barne-ihesak sortzen ditu, eta bobina-balbulak ez dira egokiak epe luzerako karga eusteko kontrol-balbula osagarririk gabe.

Poppet balbulek, aldiz, itxiera-elementu mugikor bat (konoa, bola edo diskoa) erabiltzen dute, fluxuarekiko perpendikularra den eserlekuaren aurka sakatzen duena. Honek kontaktu-zigilua edo aurpegi-zigilua sortzen du. Itxita dagoenean, sistemaren presioak elementua eserlekuaren kontra estuago sakatzen laguntzen du, ihesaren zigilatzea ia zero positiboa lortuz. Horrek karga eusteko, segurtasun-mozketa eta presio altuko isolamendu aplikazioetarako aproposa bihurtzen ditu poppet balbulak. Trazua laburra da normalean, erantzun denbora oso azkarrak eragiten ditu eta irekitze-ekintzak auto-garbiketa-efektua ematen du, eta txopo-diseinuei kutsadura-tolerantzia handiagoa ematen die bobinekin alderatuta.

DCV-en zehaztapenak "bideetan" (fluido-ataka kopurua) eta "posizioetan" (spool-egoera egonkorren kopurua) oinarritutako notazio-sistema estandarra jarraitzen du. 4 bideko 3 posizioko balbula batek (4/3), adibidez, lau ataka ditu —presioa (P), depositua (T) eta laneko bi (A, B)— eta hiru posizio egonkor. 3 posizioko balbulen erdiko egoera funtsezkoa da sistemaren portaerarako. O motako zentro itxi batek ataka guztiak blokeatzen ditu, eragingailuak posizioan blokeatzen ditu, baina ponparen presioa sortzen du. H motako flotagailu-zentro batek A, B eta T lotzen ditu P blokeatzen duen bitartean, eragingailuak aske flotatzeko aukera emanez. Y motako tandem zentro batek P eta T lotzen ditu A eta B blokeatzen dituen bitartean, ponpa depositura deskargatzen du eta bero-sorkuntza murrizten du eragingailuaren blokeoa mantenduz.

Presioa Kontrolatzeko Balbulak

Fisika hidraulikoan, presioa azalera-unitateko indarra berdina da (Azkar). Hori dela eta, sistemaren presioa kontrolatzea eragingailuaren irteerako indarra kontrolatzea da funtsean. Presioa kontrolatzeko balbulek sistemaren gehienezko presioa mugatzen dute edo zirkuitu lokalizatuko presioa erregulatzen dute funtzionamendu-baldintza seguruak mantentzeko eta indarra kontrolatzeko helburuak lortzeko.

Erliebe-balbulak segurtasunaren oinarri gisa balio du: sistemarekin paraleloan konektatuta dagoen normalean itxitako balbula bat da. Sistemaren presioak malgukiaren indarraren atalasea gainditzen duenean, balbula irekitzen da eta gehiegizko fluidoa depositura desbideratzen du, horrela sistemaren gehienezko presioa mugatuz. Horrek mahuken, zigiluen eta eragingailuen hutsegite katastrofikoa saihesten du gainkarga baldintzetan. Zuzeneko erliebe-balbulek azkar erantzuten dute, baina presioa gainditzen dute (pitzadura-presioaren eta fluxu osoko presioaren arteko aldea). Pilotu bidez funtzionatzen duten erliebe-balbulek balbula pilotu txiki bat erabiltzen dute bobinaren irekiera nagusia kontrolatzeko, presio-fluxuaren ezaugarri kurba lauagoa eskaintzen duena, sistemaren presio egonkorragoa mantentzen duen fluxu-tarte zabaletan. Pilotu bidezko diseinuek urruneko presioaren doikuntza eta sistema deskargatzeko funtzioak ere errazten dituzte.

Presioa murrizteko balbulek printzipio ezberdin batean funtzionatzen dute, ikusizko antzekotasuna izan arren. Hauek normalean irekitako balbulak dira zirkuitu baten barruan seriean instalatuta. Fluxua mozten dute irteerako presioa murrizteko eta irteerako presioaren feedbacka erabiltzen dute presio murriztua etengabe mantentzeko, sarrerako presioaren gorabeherak gorabehera. Hau ezinbestekoa da iturri hidrauliko bakar batek presio-eskakizun desberdinak dituzten hainbat zirkuitu zerbitzatu behar dituenean; adibidez, zilindroaren indarrarako 20 MPa (2900 psi) behar duen sistema nagusi batek, berriz, estutze-zirkuitu osagarriak 5 MPa (725 psi) behar dituen bitartean.

Sekuentzia-balbulek eragiketen ordena kontrolatzen dute itxita egonez sarrerako presioa ezarri-puntu batera iritsi arte, eta gero automatikoki irekitzen dira beherako zirkuituetara jarioa ahalbidetzeko. Fluidoa depositura isurtzen duten erliebe-balbulek ez bezala, sekuentzia-balbulek irteera-fluxua lan-zirkuituetara zuzentzen dute eta, beraz, normalean kanpoko drainatze-konexio bat behar dute kontrol-ganberaren ihesak kudeatzeko lan-atakuaren seinalea kutsatu gabe.

Kontrako balbulak ezinbestekoak dira igotzeko eta mugimendu bertikaleko sistemetarako. Zilindro baten itzulerako lerroan instalatuta, kargak grabitatearen bidez sortzen duenaren apur bat presioan ezartzen dira. Atzerapresioa sortuz, grabitate-indarpean karga aske erortzea ekiditen dute, eta kontrolatutako jaitsiera leuna bermatuz. Balbula kontrapesa modernoek kontrol-balbula bat integratzen dute, altxatze-eragiketetarako alderantzizko fluxua ahalbidetzen duena.

Emaria Kontrolatzeko Balbulak

Fluxua kontrolatzeko balbulek denbora-unitateko fluido-bolumena erregulatzen dute balbularen bidez, eta horrela eragingailuaren abiadura kontrolatzen dute (zilindroaren luzapen/erretrakzio abiadura edo motorraren biraketa-abiadura). Orifizio batetik igarotzen den oinarrizko fluxu-ekuazioa da$$Q = C_d A \\sqrt{2\\Delta P/\\rho}$$, non Q emari-abiadura den, A orifizioaren azalera den eta ΔP orifizioan zehar dagoen presio-diferentziala.

Emaria kontrolatzeko errazena orratz-balbula bat da, konpentsatu gabeko gisa sailkatuta. Goiko ekuaziotik, Q fluxua A irekidura-eremuaren araberakoa ez ezik, ΔP presio-diferentzialaren erro karratuaren araberakoa da. Karga aldatzen bada, ΔP aldatu egiten da, abiadura ezegonkortasuna eraginez. Oinarrizko arazo hau konpontzeko, presio-konpentsatutako emaria kontrolatzeko balbulek barneko presio konstante-diferentziala murrizteko balbula bat (konpentsatzailea) barneratzen dute zorroztasun-orifizioarekin seriean. Konpentsatzaile honek automatikoki doitzen du bere irekiera karga-presioan oinarrituta, zulo nagusian ΔP konstante mantentzeko. ΔP konstante mantenduz, Q fluxua A irekitze-eremuaren funtzioa soilik bihurtzen da, kargaren araberako abiadura-kontrola lortuz.

Fluxua kontrolatzeko balbulen zirkuituaren posizioak abiadura kontrolatzeko metodoa definitzen du. Sarrerako neurgailuaren kontrolak eragingailura sartzen den emaria kontrolatzen duen balbula jartzen du. Hau karga konstante eta erresistenteak dituzten aplikazioetara egokitzen da, baina ezin du atzera-presioa sortu; grabitate-mugimendua bezalako gehiegizko kargak aurrez aurre daudenean, eragingailuak ihes egingo du. Meter-out kontrolak eragingailutik irteten den emaria kontrolatzen duen balbula jartzen du. Itzultzeko aldean atzera-presioa eraikiz, honek euskarri hidrauliko zurrunagoa sortzen du, kargaren ihesa eraginkortasunez saihesten duena eta mugimenduaren leuntasuna ematen du. Hala ere, atzera-presioak presioa areagotzea eragin dezake sarrerako ganberan, eta diseinuan presio-kalifikazioa kontu handiz egiaztatu behar du.

Bigarren Esparrua: Zerbitzu-eginkizunen sailkapena Prozesuko kanalizazioan

Fluido-potentzia-zirkuituetatik industria-prozesu-plantetara testuingurua aldatzen dugunean —petrolioa eta gasa, prozesaketa kimikoa, uraren tratamendua eta elektrizitatea sortzea barne— hiru balbula motak hoditeria-sisteman duten zerbitzu-eginkizunaren arabera sailkatzen dira. Esparru honek isolamendu-balbulak, erregulazio-balbulak eta itzulerarik gabeko balbulak aitortzen ditu oinarrizko hirutasun gisa. Sailkapen hau P&ID (Piping and Instrumentation Diagram) garapena nagusitzen da eta ASME B31.3 eta API 600 bezalako hodien estandarretan islatzen da.

Isolamendu-balbulak

Isolamendu-balbulak (bloke-balbulak edo ixteko balbulak ere deitzen dira) fluxu osoa edo blokeo osoa ahalbidetzeko diseinatuta daude. Erabat irekita edo guztiz itxita dauden posizioetan funtzionatzen dute eta inoiz ez dira erabili behar throttling zerbitzurako. Partzialki irekitako posizioetan funtzionamendu luzeak abiadura handiko fluidoak zigilatzeko gainazalak higatzea eragiten du trefila izeneko fenomeno baten bidez, zigilatzeko errendimendua suntsituz eta isurketa hondamendiak eraginez.

Ate-balbulek itxiera linealaren diseinu klasikoa adierazten dute. Ziri formako disko bat fluxuaren norabidearekiko perpendikularra mugitzen da, fluxua mozteko. Erabat irekita dagoenean, fluxu-bideak zuzeneko kanal bat osatzen du presio-jaitsiera minimoarekin, eta ate-balbulak ezin hobeak dira erresistentzia txikia funtsezkoa den zerbitzuetarako. Ate-balbulak funtzionamendu-ezaugarri desberdinak dituzten bi zurtoin konfiguraziotan daude. Zurtoin gorako ate-balbulek (OS&Y—Kanpoko Torlojua eta Uztarria) kanpoko hariak dituzte, eta esku-gurpila biratzen denean zurtoina altxatzea eragiten dute. Honek posizio bisualaren adierazlea eskaintzen du (zurtoin hedatuak irekita esan nahi du) eta hariak prozesuko euskarriekin ukitu gabe mantentzen ditu, korrosioa saihestuz. Hauek estandarrak dira suteen babeserako sistemetan eta prozesu kritikoen lerroetan, non posizioaren ikusgarritasuna segurtasunerako kritikoa den. Igotzen ez diren zurtoin ate-balbulek (NRS) zurtoina biratzen dute, baina ez dute bertikalki translatatzen, barneko azkoin-hariak zirian sartuta. Diseinu honek espazio bertikaleko eskakizunak minimizatzen ditu, lurperatutako kanalizazioetarako edo espazio mugatuetarako egokiak bihurtuz, baina posizioaren adierazle intuitiborik ez du eta hariak korrosioaren eraginpean jartzen ditu.

Ate-balbulek bira anitzeko funtzionamendua behar dute, hau da, ireki eta ixte motela. Horrek kolpeak saihesten dituen arren, desegokiak bihurtzen ditu larrialdietarako itzaltzeko. Zigilatzeko gainazalak ere urradurak jasan ditzake (gainazal metalikoen soldadura hotz presio eta marruskadurapean).

Bola balbulak itxiera birakariaren estandar modernoa dira. Zuloa duen esfera bat ixteko elementu gisa balio du. 90 gradu biratzeak erabat irekia edo erabat itxita funtzionamendua lortzen du abiadura eta eraginkortasunarekin. Ata osoko bola balbulek hodiarekin bat datozen zulo-diametroak dituzte, ondorioz, fluxuarekiko erresistentzia arbuiagarria da. Zigilatze-mekanismoa funtsean desberdina da bola flotagarriaren eta trunion-en muntatutako diseinuen artean. Bola-balbul flotagarrietan, eserlekuek soilik eusten dute baloia eta gorputzaren barruan "flotatzen" da. Media presioak baloia beherako eserlekuaren kontra bultzatzen du, zigilatzeko estua sortuz. Diseinu honek presio baxu edo ertaineko eta diametro txikietarako funtzionatzen du, baina presio handiko zulo handiko aplikazioetan, eragile-momentua izugarria bihurtzen da eta eserlekuak deformatzen dira tentsiopean. Trunnio-n muntatutako bola-balbulek mekanikoki finkatzen dute baloia goiko eta beheko trunionen artean, bola mugimendua eragotziz. Media presioak malgukidun eserlekuak bolarantz bultzatzen ditu zigilatzea lortzeko. Diseinu honek ikaragarri murrizten du eragiketa-momentua eta bloke bikoitzeko eta odoljarioa (DBB) funtzionaltasuna ahalbidetzen du, kanalizazio-transmisiorako eta presio handiko aplikazioetarako API 6D aukera bihurtuz.

Erregulazio-balbulak

Erregulazio-balbulak (kontrol-balbulak edo throttling balbulak ere deitzen dira) fluxuaren erresistentzia modulatzeko eta, ondorioz, emari-abiadura, presioa edo tenperatura kontrolatzeko diseinatuta daude. Isolamendu-balbulek ez bezala, irekitze partzialean gertatzen diren abiadura handiak, turbulentzia eta kabitazioa edo keinuka jasan behar dituzte. Inoiz ez dira ireki eta ixten besterik gabe, throttling eremuan bizi dira.

Globo balbulek zehaztasun kontrolaren erreferentzia ezartzen dute. Tapoi itxurako disko bat fluxuaren erdiko lerroan zehar mugitzen da. Barne-fluxuaren bideak S forma bat osatzen du, fluidoa norabide-aldaketa zorrotzetan behartuz. Bide bihurri honek fluido-energia kantitate handiak xahutzen ditu, fluxu-modulazio fina ahalbidetuz. Diskoaren sestra aldatuz (lineala, ehuneko berdina, irekiera azkarra), ingeniariek balbularen berezko fluxuaren ezaugarria defini dezakete. Ehuneko berdineko ezaugarriak ohikoenak dira prozesuen kontrolean, sistemaren presio-jaitsiera ez-linealak konpentsatzen dituztelako, kontrol-begizta-irabazia nahiko konstantea mantenduz trazu-tarte osoan zehar. Globo-balbulek moteltze-zehaztasun bikaina eta itxiera estua eskaintzen dute (diskoa eta eserlekua kontaktuan paraleloan), baina fluxu-erresistentzia handiak presio galera handia sortzen du.

Tximeleta-balbulek fluxuaren barruan biratzen den disko bat erabiltzen dute fluxua kontrolatzeko. Tximeleta-balbula kontzentriko tradizionalek presio baxuko ur-sistema sinpleak zerbitzatzen dituzte, baina tximeleta-balbula eszentrikoak errendimendu handiko kontrol eremuan sartu dira. Desplazamendu bikoitzeko diseinuek zurtoinaren ardatza diskoaren erdigunetik eta tutuaren erdigunetik desplazatuta dute. Kamera efektu honek diskoa eserlekutik azkar altxatzen du irekitzean, marruskadura eta higadura murriztuz. Desplazamendu hirukoitzeko diseinuek hirugarren desplazamendu angeluarra gehitzen dute eserlekuaren konoaren ardatzaren eta tutuaren erdiko lerroaren artean. Honek benetako "marruskadurarik gabeko" funtzionamendua lortzen du, metaletik metalezko zigilatzea ahalbidetzen duena, burbuiletatik estutasunik gabeko ihesa lortzen duena eta muturreko tenperatura eta presioa jasaten dituena. Desplazamendu hirukoitzeko metalezko eserlekuko tximeleta-balbulek zerbitzu larrian lurrun eta hidrokarburoen aplikazioetan nagusitzen dira.

Balbulen tamainaren fisikak kalkuluan oinarritutako hautaketa eskatzen du. Fluxu-koefizientea ($$C_v$$) balbulatik 1 psiko presio jaitsieran igarotzen den 60 °F-ko uraren litroak definitzen ditu. Balbulen ahalmenaren metrika unibertsal gisa balio du. Tamainaren formula$$C_v = Q\\sqrt{SG/\\Delta P}$$Q emaria, SG grabitate espezifikoa eta ΔP presio-jaitsiera erlazionatzen ditu.

Likido-zerbitzu larrietarako funtsezkoa da keinuka eta cavitation ulertzea. Fluidoak balbularen vena contractatik (gutxieneko eremua) azeleratzen doan heinean, abiadura gailurrak eta presioa bere punturik baxuenera iristen da. Urean behera, presioa partzialki berreskuratzen da. Distira gertatzen da vena contracta osteko presioa likidoaren lurrun-presioaren gainetik berreskuratu ezin denean; likidoa etengabe lurruntzen da bi faseko fluxuan, eta abiadura handiko lurrun-likidoaren nahasteak higadura-kalte larriak eragiten ditu. Kavitazioa vena contracta-ren presioa lurrun-presioaren azpitik jaisten denean gertatzen da (burbuilak sortuz), baina beheranzko presioa lurrun-presioaren gainetik berreskuratzen da. Burbuilak lehertu egiten dira, eta muturreko mikro-zurrusta eta talka-uhinak sortzen dituzte, hots, bibrazio eta material pitting eragiten dituztenak. Presioa berreskuratzeko faktorea ($$F_L$$) balbula baten cavitation erresistentzia ezaugarritzen du. Globo balbulek normalean altua dute$$F_L$$balioak (berreskuratze baxua), kavitazioarekiko erresistentzia handiagoa eskaintzen du bola eta tximeleta balbulen aldean (baxua$$F_L$$, errekuperazio handia).

Itzuli gabeko Balbulak

Errete-balbulak (itzulerarik gabeko balbulak) aurrerako fluxuarekin irekitzen diren eta alderantzizko fluxuarekin ixten diren gailu autoegituratzaileak dira. Batez ere ponpak alderantzizko biraketaren kalteetatik babesten dituzte eta sistema drainatzea saihesten dute. Beste balbula mota batzuek ez bezala, kanpoko kontrol-seinalerik gabe funtzionatzen dute; jariakinaren momentuak eta grabitateak eragin-indarra ematen dute.

Swing kontrol-balbulek gontz-pin baten inguruan biratzen den disko bat dute. Fluxuaren erresistentzia baxua eskaintzen dute, baina abiadura baxuko edo pultsatuzko fluxu-baldintzetan disko-txak egiteko joera dute. Fluxuaren iraulketa azkarra duten aplikazioetan, swing-egiaztapenek kolpe suntsitzaileak sor ditzakete diskoa ixten denean. Igogailuaren kontrol-balbulek bertikalki mugitzen den disko bat dute, globo-balbulen eraikuntzan antzekoa. Zigilatze estua ematen dute eta presio handia jasaten dute, baina fluxuarekiko erresistentzia handia eta hondakinen blokeoarekiko suszeptibilitatea erakusten dute. Disko okertuzko kontrol-balbulak ponpaketa-estazio handietarako (uholdeen kontrola, ur-hornidura) soluzio bikaina dira. Diskoaren pibote-ardatza eserlekuaren gainazaletik gertu kokatzen da, hegazkinaren egitura orekatua sortuz. Ibilbide laburrak itxiera oso azkarra ahalbidetzen du kuxin-ekintzarekin, eta ari-kolpearen presio-puntak nabarmen murrizten ditu.

Hirugarren Esparrua: Eragingailuen Integraziorako Higidura Mekanikoaren Sailkapena

Hirugarren sailkapen-esparru nagusiak balbulak sailkatzen ditu itxiera-elementuaren mugimendu fisikoaren ibilbidearen arabera. Ikuspegi hori ezinbestekoa da eragingailuak aukeratzeko (pneumatikoak, elektrikoak, hidraulikoak), espazio-diseinuaren plangintzarako eta mantentze-estrategien garapenerako. Hiru motak mugimendu linealeko balbulak, mugimendu birakariak eta autoeragileak dira.

Mugimendu linealeko balbulak

Mugimendu linealeko balbulek ixteko elementuak dituzte, lerro zuzen batean mugitzen direnak, fluxuaren norabidearekiko perpendikularra edo paraleloa. Adibide adierazgarriak ate-balbulak, globo-balbulak, diafragma-balbulak eta pintze-balbulak dira. Mugimendu linealak normalean biraketa-momentua bultzada lineal masiboan bihurtzen du haridun zurtoinen bidez, zigilatzeko indar bikaina (unitate eserleku-tentsio handia) emanez. Mugimenduaren erantzuna linealagoa izan ohi da, doitasun handiko kontrol aplikazioetarako egokia. Hala ere, trazuaren luzera normalean luzea da, eta balbula altuera altua da (buru-eskakizun garrantzitsuak).

Diafragma-balbulek eta pintze-balbulek arreta berezia merezi dute balbula linealen diseinuetan, "komunikabideen isolamendu" ezaugarri berezia dela eta. Balbula hauek fluxua mozten dute diafragma malgu bat edo elastomerozko mahuka konprimituz, funtzionamendu-mekanismoa prozesuko medioetatik erabat isolatuz. Honek abantaila kritikoak eskaintzen ditu kutsaduraren prebentzioa funtsezkoa den aplikazio sanitarioetan (farmazia, elikagaiak eta edariak), eta minda aplikazioetan (meatzaritza, hondakin-urak) non partikula urratzaileek metalezko mozketaren osagaiak azkar suntsituko lituzkete. Diafragma edo mahuka-materialen hautaketa (PTFE, EPDM, kautxu naturala) gorputzaren metalurgia baino lehen bateragarritasun kontua bihurtzen da.

Mugimendu birakarien balbulak

Mugimendu birakarien balbulek ardatz baten inguruan biratzen duten itxiera-elementuak dituzte, normalean 90 gradutan ibilbide osoa lortzeko. Adibide adierazgarriak bola-balbulak, tximeleta-balbulak eta tapoi-balbulak dira. Diseinu hauek egitura trinkoa, pisu arina eta funtzionamendu azkarra eskaintzen dituzte. Espazio mugatua duten instalazioetan eta aktuazio azkarra behar duten aplikazioetan nabarmentzen dira. API 607 ​​edo API 6FAren arabera suaren aurkako ziurtapen-probak ohikoak dira hidrokarburoen zerbitzuko balbula birakarietan, eta metal-metalezko babes-zigilatzea aktibatzen dela egiaztatzen dute eserleku bigunak sute batean erretzen badira.

Balbula birakarien pare-profila ez da konstantea trazu osoan. Momentu gailurra hausterako irekitzean (marruskadura estatikoa eta presio diferentziala gainditzen) eta itxi amaieran (eserlekuak azken eserlekuraino konprimituz) gertatzen dira. Traza ertaineko momentua fluidoen momentu dinamikoa da batez ere. Eragingailuen tamainak pare-momentu maximoan oinarritu behar dira segurtasun-faktore egokiekin, normalean 1,25 eta 1,50 bitartekoa zerbitzu arrunterako eta 2,00 arte larrialdiko itzaltze aplikazioetarako. Balbula birakarietarako eragingailu pneumatikoek normalean kremailera eta pinoia edo scotch-yoke mekanismoak erabiltzen dituzte. Scotch-yoke diseinuek bola- eta tximeleta-balbulen pare-puntu handiko momen-puntuekin bat egiten duten U formako momentu-irteerako kurba sortzen dute, eraginkortasun handiagoa eta eragingailuen tamaina txikiagoa ahalbidetuz.

Norbere Eragindako Balbulak

Norberaren eraginpeko balbulek ez dute kanpoko energia iturririk behar —elektrikoa, pneumatika edo hidraulikoa. Prozesuaren euskarri beraren barruan energiatik soilik funtzionatzen dute. Egiaztapen-balbulek energia zinetiko fluidoa erabiltzen dute, erliebe- eta segurtasun-balbulek presio-indar estatikoa erabiltzen dute, eta presio-erregulatzaile autonomoek presio-balantzeen feedbacka erabiltzen dute. Kanpoko potentziarik ez izateak, balbula horiek berez huts egiten dituzte aplikazio kritiko batzuetan.

Hala ere, auto-eragileen balbulek histeresia eta banda hilaren ezaugarriak erakusten dituzte, marruskadurarekin konbinatutako fluido-indarraren eta malguki-indar mekanikoaren arteko oreka fisikoaren ondorioz. Histeresia irekitze-presioa eta berrezartze-presioa desberdinak direla esan nahi du: balbulak aurreko egoera "gogoratzen" du. Deadband irteera-aldaketarik gertatzen ez den sarrera-barrutia da. Gehiegizko banda hilak kontrolaren ezegonkortasuna eragiten du, eta histeresi egokia (adibidez, erliebe-balbulen putzua —ezarritako presioaren eta berrezartzeko presioaren arteko aldea) beharrezkoa da balbulen txantxak ekiditeko (eserlekuak kaltetzen dituen eta presio-oszilazio arriskutsuak sortzen dituen ziklo azkarrak). ASME Atala VIII Dibisioa 1 (galdararen eta presio-ontziaren kodea) bezalako estandarrek errendimendu-baldintza zehatzak agintzen dituzte segurtasun- eta erliebe auto-eragileetarako.

Zure aplikaziorako sailkapen-esparru egokia hautatzea

Hiru esparru hauetatik zein aplikatu behar den ulertzea zure ingeniaritza-testuinguru zehatzaren eta erabakiak hartzeko lehentasunen araberakoa da. Zilindro hidraulikoekin fabrikazio-zelula automatizatu bat diseinatzen ari bazara eta mugimendu-sekuentziak programatu behar badituzu, fluido-potentziaren sailkapen funtzionalak (norabidea, presioa, fluxua) behar duzun egitura logikoa eskaintzen du. Zirkuitu-diagramek kategoria funtzional horiei zuzenean dagozkien ISO 1219 ikurrak erabiliko dituzte, eta zure arazoak konpontzeko ikuspegia kontrol-funtzioak huts egin duenari erreparatuko dio.

Prozesu kimikoko planta edo findegi bat ezartzen ari bazara eta P&IDak garatzen ari bazara, zerbitzu betebeharren sailkapena (isolamendua, erregulazioa, itzulerarik eza) prozesuko ingeniariek materialaren fluxuaren kontrolari buruz pentsatzen duten moduarekin bat dator. Zure balbulen egutegiaren dokumentuek balbulak zerbitzu-eginkizunaren arabera sailkatuko dituzte, eta zure materialaren zehaztapenek (API 6D kanalizazio-balbuletarako, IEC 60534 kontrol-balbuletarako, API 594 kontrol-balbuletarako) berez jarraitzen dute esparru hau. Bereizketa garrantzitsua da kontrataziorako: isolamendu-betebeharreko bola-balbula batek tamaina bereko moztura-materiala, eserlekuaren isurketa-klasea eta eragingailuaren tamaina desberdinak izan ditzake.

Mantentze-lan mekanikoko teknikaria bazara, pilatutako ekipamendu-gela batean balbula ordezkatzea planifikatzen baduzu, edo aktuazio-paketeak hautatzen ari bazara, mugimendu mekanikoen sailkapenak (lineala, birakaria, auto-eragilea) zure erabaki praktikoak gidatzen ditu. Jakin behar duzu goranzko zurtoin baterako tarte bertikala duzun ala ez, zure lehendik dagoen eragingailuaren muntaketa-eredua bira-laurdeneko balbula birakariekin egokitzen den ala ez eta funtzionatzen ari zaren bitartean balbulara sar zaitezkeen. Sailkapen honek ordezko piezen inbentarioaren estrategiari ere eragiten dio: mugimendu linealeko balbulen zurtoinek eta ontziek higadura-eredu eta ordezkapen-prozedura desberdinak dituzte balbula birakarien errodamenduekin eta eserlekuekin alderatuta.

Errealitatea da esperientziadun ingeniariak marko hauen artean arin mugitzen direla erantzuten ari den galderaren arabera. Findegi bateko kontrol-balbula bat fluxua kontrolatzeko balbula gisa deskriba daiteke (fluido-potentziaren funtzioa), erregulazio balbula bat (prozesuaren zerbitzuaren betebeharra) eta mugimendu linealaren balbula gisa (inplementazio mekanikoa). Deskribapen bakoitza zuzena da bere testuinguruan, eta bakoitzak erabakiak hartzeko informazio ezberdina ematen du. Balbulen sailkapena ez dela taxonomia zurruna, ikuspegi-tresna malgu bat baizik, aitortzea da gakoa.

Balbula-estandar modernoek sarritan zubi-esparru anitzak lotzen dituzte. Esate baterako, IEC 60534 kontrol-balbulak biltzen ditu eta baldintza funtzionalak (fluxuaren ezaugarriak, irisgarritasuna) eta kontu mekanikoak (eragingailuaren eranskina, zurtoinaren diseinua) jorratzen ditu. API 6D-k kanalizazio-balbulak estaltzen ditu eta zerbitzu-betebeharraren errendimendua zehazten du (isolamendu- eta throttling-klaseak) ezaugarri mekanikoak ere zehazten ditu (gortzen den zurtoina vs. igotzen ez den zurtoina, trunnion muntatzeko baldintzak). Zeharkako integrazio honek islatzen du benetako ingeniaritza proiektuek ulermen integrala behar duten ezagutza kategoriko isolatu beharrean.

Ondorioa: testuinguruak Sailkapena zehazten du

Norbaitek "zer dira hiru balbula motak" galdetzen duenean, teknikoki zuzena den erantzuna galdera batekin hasten da: hiru mota zein sailkapen sistemaren arabera? Fluido potentziako ingeniariaren erantzuna —norabidezko kontrola, presioaren kontrola eta emariaren kontrola— ezin hobeto balio du automatizazio hidrauliko eta pneumatikoen testuinguruetan. Prozesu-ingeniariaren erantzunak —isolamendua, erregulazioa eta itzulerarik eza— zehaztasunez deskribatzen ditu industria-hoditeria-zerbitzuaren betebeharrak. Ingeniari mekanikoaren erantzunak —higidura lineala, mugimendu birakaria eta auto-eragilea— behar bezala sailkatzen ditu inplementazio fisikoak eta eragingailuen interfazeak.

Baliozko erantzunen aniztasun hori ez da estandarizazioaren porrota, balbulen ingeniaritzaren sakontasunaren eta zabaltasunaren isla baizik. Balbulek fluidoen mekanika, materialen zientzia, diseinu mekanikoa eta kontrol teoriaren arteko elkargunean funtzionatzen dute. Diziplina tekniko ezberdinek beren arazoak konpontzeko planteamenduekin eta erabakiak hartzeko lehentasunekin bat datozen sailkapen sistemak garatzen dituzte.

Diziplina ezberdinetan lan egiten duten ingeniarientzat (hala nola, prozesuen kontrol sistema integratuak diseinatzen dituztenentzat edo lantegi osoko aktiboen fidagarritasun programak kudeatzen dituztenentzat), hiru esparruak ulertzeak abantaila estrategikoa ematen du. Jatorri ezberdinetako espezialistekin komunikazio eraginkorra ahalbidetzen du, hobeto informatuta dauden ekipamenduak aukeratzeko erabakiak onartzen ditu eta hutsegiteen azterketa integralagoa errazten du. Balbula batek huts egiten duenean, bere norabide-kontrol-funtzioan, bere isolamendu-zerbitzuan edo bere aktuazio mekanikoan huts egin zuen ala ez galdetzeak arrazoiaren oinarrizko alderdi desberdinak erakusten ditu eta ekintza zuzentzaileak gidatzen ditu.

Balbula-teknologiak posizionatzaile digitalekin, haririk gabeko monitorizazioarekin eta mantentze-algoritmo prediktiboekin aurrera egiten duen heinean, oinarrizko sailkapen-esparru hauek garrantzitsuak izaten jarraitzen dute. Diagnostiko txertatua duen balbula adimendun batek funtzio funtzionala betetzen du oraindik (presioaren kontrola), prozesuko betebeharra betetzen du (istripua) eta mugimendu mekanikoaren modu baten bidez funtzionatzen du (birakaria). Adimen digitalaren geruzak errendimendua eta fidagarritasuna hobetzen ditu, baina ez du ordezkatzen oinarrizko kategorizazio hauek ulertzeko beharra. Instalazio berri baterako balbulak zehazten ari zaren ala ez, sistema huts bat konpontzen edo lehendik dagoen planta bat optimizatzen ari zaren ala ez, zure testuinguru zehatzean zein sailkapen motak axola duen argitzea da ingeniaritza bikaintasunerako lehen urratsa.