El dimensionamiento preciso del actuador de válvula es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento de las válvulas automatizadas en condiciones de proceso en la industria. Al seleccionar un actuador de válvula eléctrico, es necesario considerar diversos factores para elegir el actuador adecuado para cada aplicación de proceso.
Los actuadores son responsables del movimiento y el mantenimiento de la posición del elemento de cierre de una válvula. Si el actuador no cumple con los requisitos del proceso y el diseño, puede afectar negativamente el funcionamiento de la válvula. Evaluar los requisitos de los actuadores es fundamental en las etapas iniciales de la selección del actuador de válvula adecuado para una aplicación de proceso.
El alto coste de un dimensionamiento incorrecto: riesgos de seguridad y desgaste de los componentes
Los actuadores suelen pasarse por alto durante el diseño de sistemas de válvulas, a pesar de que controlan directamente el movimiento y la posición final de las válvulas (bolas, discos o tapones). Un dimensionamiento adecuado del actuador garantiza que este pueda proporcionar el par necesario para mover y asentar la válvula en todas las condiciones de funcionamiento.
Si la selección del actuador no se ajusta a los requisitos del sistema, las válvulas podrían no abrirse ni cerrarse completamente. Esto puede generar riesgos para la seguridad, como fugas por sellado incompleto, sobrepresiones o flujos incontrolados. Los actuadores de tamaño insuficiente pueden bloquearse bajo carga, mientras que los de tamaño excesivo pueden someter los componentes de la válvula a una tensión excesiva.
Un dimensionamiento inadecuado también acelera el desgaste de las piezas internas. Los engranajes pueden sufrir cargas anormales, lo que provoca desgaste o desalineación de los dientes. Las sobrecargas repetidas pueden aumentar la fricción, incrementar la demanda de par y acortar la vida útil de los componentes.
La selección debe considerar el sistema completo, no solo la válvula. Una evaluación adecuada garantiza un funcionamiento fiable, reduce los riesgos de seguridad y limita el desgaste prematuro al asegurar que el actuador proporcione un par motor controlado y adecuado en todo el rango de funcionamiento de la válvula.
Paso 1: Adaptar la acción del actuador al tipo de válvula (matices entre giros de un cuarto de vuelta y giros múltiples)
El proceso de selección de actuadores comienza con una evaluación de las necesidades de la aplicación del sistema. Las válvulas industriales se emplean para diversas funciones en un sistema, por ejemplo, para el control de flujo, el aislamiento de tuberías o la protección de equipos.
Para que se realicen las funciones de las válvulas industriales, los actuadores, incluidos actuadores eléctricos multivuelta Los actuadores utilizados en válvulas de compuerta o de globo deben ser capaces de controlar el movimiento de los elementos de cierre. Esto se debe a que dichos elementos, ya sean bolas, tapones o discos, deben responder al movimiento de los actuadores para un control adecuado del flujo en el sistema.
Las condiciones del proceso, como la presión, la temperatura y el caudal, afectan al rendimiento de las válvulas industriales del sistema. Estas condiciones también influyen en las fuerzas que actúan sobre los elementos de cierre de las válvulas.
Paso 2: Cálculo de los requisitos de par con un factor de seguridad (par de arranque frente a par de funcionamiento)
Las condiciones del proceso influyen significativamente en el rendimiento de los actuadores. La presión, la temperatura y el caudal pueden afectar la fuerza necesaria para mover y mantener en su lugar el elemento de cierre de la válvula, factores que deben tenerse en cuenta al calcular el par del actuador eléctrico.
Si no se tienen en cuenta las condiciones del proceso al seleccionar el actuador, es posible que este no proporcione el par suficiente para mover la válvula.
Para seleccionar actuadores, normalmente se utilizan dos condiciones de par.
El par de arranque se define como el par necesario para mover una válvula desde su posición completamente cerrada o asentada. En esta posición, suele ser más difícil mover la válvula debido a la fricción entre las superficies y las piezas móviles internas.
El par de funcionamiento se define como la cantidad de par necesaria para continuar moviendo una válvula después de que haya comenzado a moverse desde una posición completamente cerrada o asentada.
Estos dos valores de torque pueden variar según las condiciones del proceso. En algunos casos, la alta presión y la alta temperatura pueden afectar el torque necesario para mover una válvula.
Las siguientes condiciones pueden afectar la cantidad de torque requerida por una válvula:
| Factor de evaluación | Descripción | Importancia para la selección de actuadores |
| Presión del proceso | Presión que actúa sobre la válvula dentro del sistema | Puede aumentar la fuerza necesaria para mover la válvula. |
| Temperatura de funcionamiento | Condiciones de temperatura dentro del proceso | Puede afectar a los componentes del actuador y a la fricción de la válvula. |
| Caudal | Movimiento del fluido a través de la válvula | Puede influir en las fuerzas de posicionamiento de la válvula. |
| Función de la válvula | Función de la válvula (control de flujo, aislamiento, protección) | Determina las exigencias operativas del actuador. |
Es necesario evaluar estas condiciones para asegurar que el actuador elegido pueda proporcionar el par adecuado para mover y posicionar la válvula dentro del entorno operativo, manteniendo al mismo tiempo un actuador apropiado. factor de seguridad.
Paso 3: Determinación del ciclo de trabajo y los requisitos de potencia (para evitar el sobrecalentamiento del motor).
La selección del actuador debe tener en cuenta las señales de control, la fuente de alimentación y el ciclo de trabajo de la válvula. El actuador debe ser compatible con protocolos de relé, analógicos y digitales como Modbus, HART y Profibus, e incluir retroalimentación de posición para un control preciso.
El ciclo de trabajo de una válvula define su uso como operaciones por hora o por día. Por ejemplo, 12 aperturas/cierres por hora equivalen a una aplicación de alto rendimiento. Un mayor rendimiento aumenta la frecuencia de arranque y parada, el consumo de corriente y la generación de calor.
El ciclo de trabajo determina directamente la selección del motor. Para aplicaciones de alta exigencia, se requieren motores con mayor capacidad térmica, aislamiento adecuado y frecuencias de arranque elevadas para evitar el sobrecalentamiento. Para aplicaciones de baja exigencia, se pueden utilizar configuraciones de motor estándar.
La mayoría de los actuadores eléctricos incluyen protección térmica que se activa a 120 °C ± 5 °C y se restablece después de enfriarse. Los diseños comunes utilizan motores asíncronos de jaula de ardilla Con aislamiento de clase H y opciones de alimentación como monofásica de 110/220 V CA y trifásica de 380/440 V CA.
La correcta adaptación del ciclo de trabajo de la válvula al motor evita el sobrecalentamiento, prolonga la vida útil de los componentes y garantiza un funcionamiento fiable del actuador eléctrico multivuelta.
Paso 4: Evaluación de las condiciones ambientales (aplicaciones industriales, marinas o de alta temperatura)
Otro factor a considerar durante la selección de actuadores es la fiabilidad de los componentes. La fiabilidad es un factor crucial, especialmente para las válvulas que desempeñan funciones críticas en un sistema.
Cuando se considera que la falla de un actuador afecta la estabilidad de un sistema, la confiabilidad del actuador es un factor clave a tener en cuenta durante la selección de actuadores. La importancia de la válvula en el sistema es otro factor a considerar al seleccionar un actuador.
Conclusión: Cómo evitar costosos errores de selección con una lista de verificación profesional.
Para dimensionar correctamente un actuador de válvula, es necesario considerar las necesidades de la aplicación, la compatibilidad del sistema, la fiabilidad y el coste. Al tener esto en cuenta, se garantiza que el actuador funcione eficazmente en un sistema de automatización.
Es necesario examinar las necesidades del proceso, la compatibilidad del sistema y la confiabilidad antes de Selección de un actuador de válvula para evitar errores de tallaje.
