Emparejar un actuador eléctrico con una válvula de globo no es lo mismo que emparejar un actuador eléctrico con válvulas de bola o mariposa. La diferencia es que el vástago se mueve en dirección lineal y no en un movimiento rrotacional.
Si el tipo de actuador se selecciona incorrectamente, la válvula fallará por completo o se desgastará mucho más rápido de lo esperado.
La razón por la que las válvulas de globo requieren otro tipo de actuador
Mientras que la mayoría de las válvulas solo giran un cuarto de vuelta de las posiciones abierta a cerrada, las válvulas de globo utilizan otro mecanismo para controlar el flujo. Las válvulas de globo funcionan moviendo su vástago hacia arriba o hacia abajo mientras giran el volante.
Moverse hacia arriba y hacia abajo de esa manera significa que se necesitarán varias vueltas completas del eje de salida del actuador para operar la válvula. Puede necesitar de cinco a 30 o incluso más vueltas para válvulas más grandes.
Es por eso que es imposible que un actuador eléctrico de una válvula de globo sea un actuador de cuarto de vuelta. Una válvula de globo simplemente no puede operar sin un actuador multiturno.
El actuador multiturno funciona con el vástago de la válvula de globo utilizando engranajes para reducir la velocidad y aumentar el par.
Empuje del vástago frente a par de rotación
Las aplicaciones de válvulas de cuarto de vuelta tratan sobre el par de rotación. Las aplicaciones de válvulas de globo agregan otro concepto: el empuje del vástago.
El actuador debe producir suficiente par de rotación en el eje de salida que la caja de cambios lo convierta en empuje lineal para asentar el tapón contra el anillo del asiento.
A presiones más altas, el requisito de fuerza de asiento aumenta. Es por eso que los datos de par de un fabricante de válvulas para una válvula de globo se ven diferentes de los datos para una válvula de bola del mismo tamaño.
¿On/Off o Modulante: ¿Cuál Necesitas?
Esta pregunta surge en casi todos los proyectos de válvulas de globo. La respuesta depende de lo que se le pida a la válvula que haga, y los dos tipos de control no son intercambiables.
Control de encendido y apagado
Los actuadores On/Off impulsan la válvula completamente abierta o completamente cerrada con una señal binaria. No hay posición intermedia.
Son adecuados para aplicaciones de aislamiento donde el proceso solo necesita la válvula en uno de dos estados.
El aislamiento de agua de alimentación de calderas, las líneas de derivación de bombas y las válvulas de entrada de tanques son ejemplos típicos. Más fáciles de especificar, típicamente menos costosos y sencillos de mantener.
Control de modulación
Los actuadores modulantes posicionan la válvula en cualquier lugar de su rango de recorrido. Aceptan una señal de control continua, típicamente 4-20mA o 0-10V CC, y se mueven a la posición correspondiente.
Una señal de 12mA en un sistema de 4-20mA posiciona la válvula aproximadamente al 50 por ciento del recorrido.
La regulación de flujo, los bucles de control de temperatura y la modulación de presión requieren control de modulación.
A actuador eléctrico de válvula de globo en servicio modulante necesita un posicionador integral. El posicionador compara la señal de control entrante con la posición real de la válvula y corrige cualquier desviación.
Sin él, el actuador no puede mantener una posición precisa bajo condiciones de proceso cambiantes.
Los sistemas HVAC son uno de los entornos más comunes para los actuadores modulantes de válvulas de globo. Los circuitos de agua fría y caliente los utilizan para mantener los puntos de ajuste de temperatura de la habitación variando el flujo a través de las bobinas.
En las plantas de proceso, el mismo principio se aplica al control de temperatura del reactor y a los sistemas de agua de refrigeración.
La serie “AOX-M” está diseñada para accionar válvulas con rotación multivuelta de 360°, como válvulas de compuerta y válvulas de globo.
MÁS INFORMACIÓNDimensionamiento: ¿Cuánto Par Necesita una Válvula de Globo?
El dimensionamiento del par para un actuador de válvula de globo sigue una secuencia específica. Omitir cualquier paso conlleva el riesgo de un subdimensionamiento, que conduce a la parada del actuador, o un sobredimensionamiento, que desperdicia presupuesto y puede dañar el empaque de la válvula.
Paso 1: Obtener los Datos de Par del Fabricante de la Válvula
El fabricante de la válvula proporciona los requisitos de par o empuje para el tamaño de válvula específico, la clase de presión y el tipo de empaque. Este es el único punto de partida confiable.
Las tablas genéricas de los catálogos de actuadores no son un sustituto. La hoja de datos real de la válvula tiene en cuenta la fuerza de asiento del asiento, la fricción del empaque y la eficiencia de la rosca del vástago de maneras que las estimaciones generales no pueden.
Paso 2: Identificar la Condición de Operación de Peor Caso
Los requisitos de par de las válvulas de globo no son constantes. Típicamente alcanzan su punto máximo en dos puntos: la apertura desde la posición completamente asentada y el asiento final al cerrar. Ambos deben verificarse. El valor más alto rige la selección del actuador.
La temperatura también afecta esto. El empaque de PTFE se comprime de manera diferente a temperaturas elevadas. Las válvulas en servicio de vapor o líquido a alta temperatura pueden mostrar un par de arranque significativamente mayor que las válvulas similares en servicio ambiente con la misma clasificación de presión.
Paso 3: Aplicar el Margen de Seguridad y Verificar el Tiempo de Recorrido
Un factor de seguridad de 1.25 a 1.5 es estándar para la mayoría de las aplicaciones industriales. Multiplique el par de la válvula de peor caso por el factor de seguridad para obtener el par de salida mínimo requerido del actuador.
Para servicio modulante, inclinarse hacia 1.5 tiene sentido. Los actuadores modulantes ciclan continuamente y experimentan más desgaste acumulativo que las unidades On/Off.
Algunas aplicaciones también especifican un tiempo de recorrido máximo. Una válvula de derivación de turbina de vapor puede necesitar cerrarse en 15 segundos para proteger el equipo aguas abajo.
La velocidad de salida del actuador, medida en vueltas de vástago por minuto, debe coincidir con el tiempo de recorrido requerido.
Actuadores eléctricos multiturno AOX cubren pares de salida de 30 Nm a 6.000 Nm, con ajustes de tiempo de funcionamiento ajustables que permiten que la velocidad de recorrido coincida con los requisitos del proceso.
Errores Comunes al Emparejar Actuadores con Válvulas de Globo
La mayoría de los problemas de emparejamiento se remontan a un pequeño número de errores recurrentes.
Uso de Datos de Par de un Tamaño de Válvula Incorrecto
Los requisitos de par escalan con el tamaño de la válvula. Una válvula de globo de 2 pulgadas y una válvula de globo de 4 pulgadas con la misma clasificación de presión no tienen requisitos de par similares.
Utilice siempre la hoja de datos del tamaño de válvula específico que se está instalando, no un tamaño vecino de la misma familia de productos.
Ignorar el tipo de empaque
El empaque de grafito produce significativamente más fricción que el de PTFE en el mismo tamaño de vástago.
Un actuador dimensionado para empaque de PTFE puede detenerse en una válvula con empaque de grafito si no se agregó margen adicional.
El tipo de empaque debe confirmarse antes de finalizar la selección, no descubrirse después de la puesta en marcha.
Fricción del empaque y empuje del vástago — PTFE vs. Grafito Flexible
El empaque de grafito flexible puede generar hasta 5 veces más fricción en el vástago que el empaque de PTFE estándar a temperaturas elevadas. 180 °C (350 °F), aumenta.
Al especificar un actuador eléctrico multivuelta para válvulas de globo de vapor a alta presión o cualquier servicio con empaque de grafito, Factor de Seguridad ≥ 1.5 veces al empuje nominal de arranque especificado por el fabricante de la válvula empuje de arranque — no el par nominal de funcionamiento — para evitar que el actuador se detenga en el arranque en frío.
Vapor / Globo con empaque de grafito → Empuje del actuadormín. = Empuje de arranque nominal × 1.5 (usar 1.25 solo para servicio ambiental con empaque de PTFE)Envíe la hoja de datos de su válvula para una dimensionamiento gratuito de la fuerza AOX y la fricción del empaque
Cargue el tamaño de la válvula, la clase, el tipo de empaque y la temperatura del fluido; le devolveremos el modelo exacto multivuelta AOX, el Nm requerido y el tiempo de recorrido en 1 día hábil.
Suponiendo que el actuador maneja el control modulante sin posicionador
A válvula de globo con actuador eléctricos en servicio modulante necesita un posicionador. Algunos actuadores lo incluyen de serie. Otros requieren una unidad externa.
Suponer la capacidad modulante sin confirmar la inclusión del posicionador es un error de especificación común y evitable, y uno que generalmente sale a la luz durante la puesta en marcha del bucle en el peor momento posible.
Selección basada únicamente en la compatibilidad de voltaje
La compatibilidad de voltaje recibe la mayor parte de la atención en la adquisición. La salida de par, el tiempo de recorrido, el tipo de señal de control y la clasificación de la carcasa a menudo reciben menos escrutinio.
Todos ellos importan. Un actuador con el voltaje correcto pero el par incorrecto no operará la válvula correctamente, independientemente de la conexión eléctrica.
Actuador de válvula de globo eléctrica: Preguntas frecuentes
P1. ¿Se puede usar un actuador de cuarto de vuelta en una válvula de globo?
No. Los actuadores de cuarto de vuelta producen 90 grados de rotación entre abierto y cerrado. Los vástagos de las válvulas de globo requieren múltiples revoluciones completas de recorrido.
Conectar físicamente un actuador de cuarto de vuelta al vástago de una válvula de globo no producirá el movimiento del vástago requerido y puede dañar la caja de engranajes del actuador. La actuación multivuelta es un requisito estricto, no una preferencia.
P2. ¿Cuál es la diferencia entre los actuadores on/off y modulantes?
Los actuadores on/off mueven la válvula a completamente abierta o completamente cerrada con una señal binaria. No hay posición intermedia. Los actuadores modulantes aceptan una señal de control continua y posicionan la válvula en cualquier punto de su rango de recorrido.
Las unidades modulantes requieren un posicionador para mantener una posición precisa bajo condiciones de proceso cambiantes. Las unidades on/off no.
P3. ¿Cuánto margen de par se debe dejar por encima del requisito nominal de la válvula?
El estándar aceptado es un factor de seguridad de 1,25 a 1,5 veces el par de la válvula en el peor de los casos. Para servicio modulante, el extremo superior de ese rango es más apropiado.
Para válvulas con empaque de grafito o en servicio a alta temperatura, se puede justificar un margen adicional más allá de 1,5. Base siempre el cálculo en los datos reales del fabricante de la válvula, no en cifras estimadas de tablas genéricas.
