¿Qué es una válvula de accionamiento neumático y cómo funciona?
Una válvula con actuador neumático es una válvula automatizada que utiliza aire comprimido para generar la fuerza mecánica necesaria para abrir, cerrar o posicionar la válvula. En lugar de que un operador tenga que girar un volante o una palanca, el actuador neumático convierte la presión del aire en movimiento giratorio o lineal y transfiere ese movimiento directamente al vástago de la válvula.
Las válvulas con actuador neumático se utilizan ampliamente en los sistemas de procesos industriales porque ofrecen un funcionamiento rápido, un control sencillo, ciclos confiables y prácticas funciones a prueba de fallas. Dependiendo del diseño de la válvula, los actuadores neumáticos pueden accionar válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de paso y otros tipos de válvulas industriales.
Son especialmente comunes en el tratamiento de agua, equipos de bombeo, instalaciones de petróleo y gas, sistemas de procesos químicos, plantas metalúrgicas y paquetes automatizados en los que las válvulas deben responder automáticamente a las órdenes del PLC, a las condiciones del proceso o a las señales de apagado de emergencia.
Para comprender cómo funciona una válvula con actuador neumático, es necesario analizar ambas partes del conjunto: la válvula controla el fluido de proceso, mientras que el actuador neumático proporciona la fuerza necesaria para mover la válvula.
Un actuador neumático no controla directamente el medio del proceso. El aire comprimido de instrumentación mueve el actuador, y este, a su vez, gira o desplaza el vástago de la válvula para cambiar la posición de la válvula.
¿Qué es una válvula de accionamiento neumático?
Una válvula con actuador neumático combina una válvula industrial con un actuador de aire comprimido para crear un conjunto automatizado de control de flujo. La válvula se encarga del aislamiento, la desviación o la regulación del medio de proceso, mientras que el actuador neumático proporciona la fuerza mecánica necesaria para moverla.
El cuerpo de la válvula contiene los componentes que retienen la presión y un elemento de cierre interno, como una bola, un disco o un obturador. El actuador está montado en la válvula y conectado mecánicamente al vástago de la válvula mediante un soporte y un acoplamiento.
Cuando el aire comprimido entra en el actuador, la presión actúa sobre los pistones o diafragmas internos. Esto genera un movimiento mecánico que se transmite al vástago de la válvula.
Dependiendo del diseño de la válvula, el movimiento resultante puede ser rotatorio o lineal. Las válvulas de bola y de mariposa de cuarto de vuelta suelen utilizar actuadores rotatorios, mientras que las válvulas de globo y otras válvulas de movimiento lineal requieren un movimiento de actuador lineal.
Un paquete completo de válvulas con actuador neumático también puede incluir una válvula solenoide, una caja de interruptores de límite, un indicador de posición, un filtro regulador de aire, un posicionador neumático y accesorios para el control de velocidad.
¿Cómo funciona una válvula de accionamiento neumático?
El principio de funcionamiento de una válvula de accionamiento neumático se basa en el aire comprimido. El aire de servicio entra por uno o más puertos del accionador y ejerce presión sobre un pistón o un diafragma interno.
En un actuador neumático rotativo, esta fuerza se convierte en movimiento rotatorio. El eje de salida suele girar aproximadamente 90 grados, lo cual es adecuado para accionar válvulas de bola y válvulas de mariposa de cuarto de vuelta.
En un actuador neumático lineal, el aire comprimido produce un movimiento rectilíneo. A continuación, el vástago del actuador mueve el vástago de la válvula hacia arriba o hacia abajo para cambiar la posición del elemento de cierre de la válvula.
En un sistema industrial automatizado, la orden suele provenir de un PLC, un DCS, un controlador de proceso o un sistema de apagado de emergencia. Una válvula solenoide actúa como interfaz entre la orden eléctrica y el circuito neumático.
Secuencia típica de funcionamiento
Cuando el sistema de control envía una orden de apertura, la válvula solenoide cambia su recorrido neumático interno. El aire comprimido se dirige hacia el actuador, lo que hace que este se mueva y que la válvula se desplace hacia la posición de apertura.
Cuando la válvula alcanza la posición requerida, un interruptor de límite o un sensor de posición puede enviar una señal de confirmación al sistema de control.
Durante un comando de cierre, el circuito neumático vuelve a cambiar. Dependiendo del diseño del actuador, el aire comprimido o la fuerza de un resorte mueven la válvula hacia la posición cerrada.
Componentes principales de una válvula de accionamiento neumático
El funcionamiento confiable de una válvula neumática depende de que varios componentes mecánicos, neumáticos y eléctricos funcionen en conjunto como un solo conjunto.
| Componente | Función principal |
|---|---|
| Cuerpo de válvulas | Contiene el medio de proceso y constituye la pared de contención de presión. |
| Bola, disco o tapón | Abre, cierra o modifica la ruta del flujo del proceso. |
| Actuador neumático | Convierte el aire comprimido en movimiento mecánico. |
| Soporte de montaje | Conecta el actuador de manera segura a la válvula. |
| Adaptador o acoplamiento de vástago | Transmite el par o el empuje del actuador al vástago de la válvula. |
| Válvula solenoide | Controla el aire comprimido que entra y sale del actuador. |
| Caja de interruptores de límite | Proporciona información sobre si la posición está abierta o cerrada. |
| Regulador del filtro de aire | Filtra el aire comprimido y regula la presión de alimentación del actuador. |
| Posicionador | Controla las posiciones intermedias de la válvula durante el funcionamiento modulado. |
Válvula con actuador neumático de doble acción
Un actuador neumático de doble acción utiliza aire comprimido para mover el actuador en ambas direcciones.
El aire entra en una cámara del actuador para mover la válvula hacia una posición. Para invertir el movimiento, el aire comprimido se redirige a la cámara opuesta mientras se vacía la primera cámara.
Dado que la presión neumática impulsa tanto el movimiento de apertura como el de cierre, los actuadores de doble acción pueden proporcionar un par de salida relativamente constante en ambas direcciones.
Esta configuración se utiliza habitualmente cuando se requiere el funcionamiento automático de la válvula, pero no es necesaria una posición de seguridad mecánica con retorno por resorte.
Los actuadores de doble acción también pueden ser relativamente compactos, ya que no requieren los grandes conjuntos de resortes que se utilizan en los modelos con retorno por resorte.
Válvula con actuador neumático de retorno por resorte
Un actuador neumático con retorno por resorte utiliza aire comprimido para moverse en una dirección y la energía mecánica almacenada en el resorte para moverse en la dirección opuesta.
Durante el funcionamiento normal, el aire comprimido mueve el actuador al tiempo que comprime los resortes internos. Si se interrumpe el suministro de aire, la energía acumulada en los resortes mueve el actuador hacia su posición de seguridad predeterminada.
Esta configuración permite que una válvula con actuador neumático se configure para que se cierre o se abra en caso de falla, según los requisitos de seguridad del proceso.
Por ejemplo, puede ser necesario que una válvula de aislamiento química se cierre automáticamente si se pierde el suministro de aire para instrumentos. En otro sistema, puede ser necesario que una válvula de agua de enfriamiento se abra para proteger el equipo de proceso.
Para determinar el tamaño de un actuador con retorno por resorte, se debe tomar en cuenta tanto el par de salida neumático como el par del resorte a lo largo de toda la carrera de la válvula.
Las posiciones de “apertura por falla” y “cierre por falla” deben determinarse a partir de la condición más segura del proceso tras la pérdida de la fuente de energía operativa.
Actuador neumático de piñón y cremallera
El mecanismo de piñón y cremallera es uno de los mecanismos de accionamiento neumático más comunes que se utilizan en las válvulas industriales de cuarto de vuelta.
En el interior del actuador, el aire comprimido mueve los pistones horizontalmente. Los dientes de engranaje mecanizados en las cremalleras de los pistones se acoplan con un piñón central.
A medida que se mueven los pistones, el piñón central gira. Esto convierte el movimiento lineal de los pistones en un movimiento giratorio de aproximadamente 90 grados.
Este mecanismo es especialmente adecuado para válvulas de bola neumáticas y válvulas de mariposa neumáticas, ya que ambos tipos de válvulas suelen requerir un movimiento del vástago de un cuarto de vuelta.
Los actuadores de piñón y cremallera se utilizan ampliamente debido a su diseño compacto, su mecanismo de funcionamiento sencillo y su compatibilidad con accesorios neumáticos estándar.
Actuador neumático Scotch Yoke
Un actuador neumático de yugo escocés convierte el movimiento lineal del pistón en un movimiento giratorio mediante un mecanismo de yugo.
Una de las características importantes del diseño de este actuador es su perfil de torque no lineal. Se puede obtener un alto torque de salida cerca del inicio y del final de la carrera del actuador.
Esto puede resultar útil en el caso de las válvulas de bola industriales, ya que el par de arranque al iniciar el movimiento de la válvula y el par de asiento cerca del cierre final pueden ser mayores que el par requerido durante la parte media del recorrido.
Por lo tanto, los actuadores de tipo Scotch Yoke se utilizan con frecuencia en válvulas de bola de gran diámetro, válvulas de alta presión, válvulas de bola montadas sobre muñón y válvulas de aislamiento de tuberías.
Válvula de bola con actuador neumático
Una válvula de bola con actuador neumático es una de las combinaciones de válvulas automatizadas más comunes que se utilizan en las tuberías industriales.
Las válvulas de bola suelen requerir aproximadamente 90 grados de rotación del vástago entre las posiciones de totalmente abierta y totalmente cerrada. Esto las hace naturalmente compatibles con los actuadores neumáticos de cuarto de vuelta.
Cuando el orificio que atraviesa la bola está alineado con la tubería, el fluido puede pasar a través de la válvula. Al girar la bola, su superficie sólida se coloca transversalmente a la trayectoria del flujo y aísla la tubería.
Las válvulas de bola neumáticas se pueden utilizar para el aislamiento automático, la transferencia entre tanques, la conmutación de procesos, la secuenciación de bombas, el control de derivaciones y la automatización de plataformas.
Las configuraciones industriales pueden incluir válvulas de bola con bridas, válvulas de bola de tres vías, válvulas de bola montadas sobre muñón, válvulas de bola de paso total y válvulas de bola con asiento metálico, dependiendo de la presión, el medio y los requisitos del proceso.
Válvula de mariposa con actuador neumático
Una válvula de mariposa con actuador neumático también funciona mediante un movimiento giratorio de un cuarto de vuelta.
El actuador neumático hace girar el vástago de la válvula, lo que a su vez hace girar el disco de mariposa dentro del cuerpo de la válvula.
Las válvulas de mariposa se utilizan comúnmente en tuberías de mayor diámetro, ya que el diseño compacto de su cuerpo permite reducir el peso y el espacio de instalación en comparación con otros tipos de válvulas.
Las válvulas de mariposa neumáticas se utilizan con frecuencia en plantas de tratamiento de agua, sistemas de agua de enfriamiento, estaciones de bombeo, redes de agua de proceso y servicios industriales en general.
El dimensionamiento del actuador debe tener en cuenta el par de cierre de la válvula, el diseño del disco, la presión diferencial y las condiciones reales del proceso.
Válvula con actuador neumático de tipo «on-off» frente a «modulante»
Las válvulas con actuador neumático pueden configurarse tanto para servicio de todo o nada como para control modulante.
Válvula neumática de todo o nada
Una válvula neumática de tipo todo-o-nada normalmente opera solo entre las posiciones de totalmente abierta y totalmente cerrada.
Esta configuración se utiliza comúnmente para el aislamiento de procesos, la parada de emergencia, la secuencia de bombas, la transferencia entre tanques y la conmutación automática de la ruta de flujo.
Válvula neumática moduladora
Una válvula con actuador neumático modulador puede moverse a posiciones intermedias en lugar de funcionar únicamente en las dos posiciones extremas.
Un posicionador neumático puede recibir una señal de control, como una de 4–20 mA, y regular la presión de aire del actuador hasta que la válvula alcance la posición indicada.
El funcionamiento modulado puede utilizarse para regular el flujo, la presión, el nivel u otra variable del proceso.
El hecho de que un actuador pueda detenerse en posiciones intermedias no significa automáticamente que todas las válvulas sean adecuadas para un control preciso del caudal. El diseño de la válvula y sus características de flujo también deben ser adecuados para aplicaciones de control.
Cómo controla una válvula solenoide el actuador neumático
La válvula solenoide es uno de los accesorios clave que se utilizan para controlar una válvula actuadora neumática de tipo todo o nada.
Un PLC o un sistema de control envía una señal eléctrica a la bobina del solenoide. A continuación, el solenoide cambia el recorrido del aire comprimido y lo dirige hacia la cámara del actuador correspondiente.
Los actuadores de doble acción y de retorno por resorte suelen requerir diferentes configuraciones de circuitos neumáticos, ya que sus métodos de apertura y cierre son distintos.
Por lo tanto, el voltaje del solenoide, la capacidad de flujo, el tamaño de la conexión, el grado de protección de la carcasa y los requisitos para áreas peligrosas deben definirse como parte del paquete completo de la válvula neumática.
Los tubos y accesorios neumáticos también influyen en el rendimiento del actuador. Si el flujo de aire se ve demasiado restringido, incluso un actuador del tamaño adecuado puede funcionar más lento de lo esperado.
Cómo dimensionar una válvula con actuador neumático
Es fundamental elegir el tamaño adecuado del actuador, ya que este debe generar suficiente par o empuje para mover la válvula en las condiciones de operación más exigentes que se puedan prever.
En el caso de las válvulas de cuarto de vuelta, se debe comparar el par de apriete requerido de la válvula con el par de salida del actuador neumático a la presión de aire mínima real disponible.
El par de la válvula no siempre es constante a lo largo de toda la carrera. El par de arranque, el par de funcionamiento y el par de cierre pueden ser diferentes.
La presión diferencial, el material del asiento, la temperatura del proceso, las características del fluido y el desgaste de la válvula también pueden influir en el par necesario para accionar la válvula.
Los actuadores con retorno por resorte requieren una atención especial, ya que el par neumático y el par del resorte varían a lo largo del recorrido del actuador.
El dimensionamiento de un actuador neumático debe basarse en los datos reales de par de la válvula, la presión mínima disponible del aire de instrumentación y un factor de seguridad de ingeniería adecuado. El diámetro de la válvula por sí solo no es suficiente para dimensionar un actuador.
Válvula con actuador neumático para el tratamiento de agua
Las válvulas con actuador neumático se utilizan ampliamente en los sistemas de tratamiento de agua, ya que muchos procesos de tratamiento requieren un funcionamiento repetido y automático de las válvulas.
Entre sus aplicaciones se incluyen la filtración, las secuencias de retrolavado, la transferencia entre tanques, el desvío de agua de proceso, los sistemas de lodos, las líneas de tratamiento químico y el aislamiento de equipos.
Las válvulas de bola neumáticas permiten aislar y conmutar automáticamente las líneas, mientras que las válvulas de mariposa neumáticas se utilizan con frecuencia en tuberías de agua de mayor tamaño.
Además, es posible coordinar varias válvulas neumáticas mediante la lógica del PLC para que los filtros, las bombas y los equipos de tratamiento funcionen en la secuencia requerida.
La selección del material de la válvula debe tener en cuenta la composición química del agua y las condiciones de corrosión, mientras que la selección del actuador debe considerar la frecuencia de los ciclos, la exposición ambiental y la calidad del aire comprimido.
Válvula con actuador neumático para sistemas de bombeo
Los sistemas de bombeo automatizados suelen requerir que las válvulas se activen de acuerdo con las secuencias de arranque, apagado, espera y conmutación de la bomba.
Se puede conectar una válvula de accionamiento neumático al sistema de control de la bomba para que se establezca el recorrido de flujo requerido antes de que la bomba arranque y se aísle después de que se detenga.
Las válvulas de bola y las válvulas de mariposa neumáticas se utilizan comúnmente para funciones de descarga de bombas y aislamiento, mientras que las válvulas neumáticas de tres vías pueden permitir el desvío, la recirculación o el desvío alternativo del flujo.
La velocidad de funcionamiento de las válvulas es un factor importante a considerar en el diseño de los sistemas de líquidos. Una apertura o un cierre excesivamente rápidos pueden provocar cambios repentinos en la velocidad del fluido y en la presión del sistema.
En ocasiones, el circuito neumático puede utilizar accesorios de control de flujo para ajustar la velocidad de apertura o cierre, de modo que el movimiento de la válvula se coordine con el funcionamiento de la bomba.
Válvulas con actuador neumático en el sector del petróleo y el gas
Las válvulas con actuador neumático se utilizan ampliamente en instalaciones de petróleo y gas para el aislamiento de procesos, la conmutación de tuberías, los sistemas de apagado de emergencia, los sistemas de tanques y los equipos montados en plataformas.
Los actuadores con retorno por resorte pueden resultar especialmente útiles cuando el proceso requiere que la válvula se mueva automáticamente a una posición segura predefinida tras la pérdida de aire de instrumentación.
Las válvulas de bola de gran diámetro o de alta presión pueden requerir actuadores de alta potencia, como los actuadores neumáticos de tipo «scotch yoke».
La clase de presión de la válvula, el material del cuerpo, el diseño del asiento, los requisitos de seguridad contra incendios, la construcción antiestática y los requisitos relativos a las emisiones fugitivas deben evaluarse de acuerdo con las especificaciones del proyecto.
Las válvulas solenoides, las cajas de conmutación, los posicionadores y otros accesorios eléctricos ubicados en áreas peligrosas también deben cumplir con los requisitos aplicables de clasificación de áreas del proyecto.
Válvulas con actuador neumático en metalurgia
Las plantas metalúrgicas utilizan válvulas con actuadores neumáticos en los sistemas de agua de enfriamiento, las redes de agua de proceso, los sistemas de servicios públicos, las estaciones de bombeo y los equipos de producción automatizados.
Estos entornos industriales pueden exponer a las válvulas y los actuadores al polvo, la humedad, las vibraciones y variaciones significativas de temperatura.
Los fluidos de proceso también pueden contener incrustaciones, sólidos en suspensión u otros tipos de contaminación que pueden aumentar el par de operación de la válvula y acelerar el desgaste del asiento.
Por lo tanto, el dimensionamiento del actuador debe reflejar las condiciones reales de campo, en lugar de basarse únicamente en los datos de operación de fábrica con fluido limpio.
Válvula con actuador neumático vs. válvula con actuador eléctrico
Tanto las válvulas con actuadores neumáticos como las eléctricas pueden automatizar los sistemas de tuberías industriales, pero utilizan diferentes fuentes de energía y arquitecturas de control.
| Característica | Válvula con actuador neumático | Válvula con actuador eléctrico |
|---|---|---|
| Fuente de energía | Aire comprimido | Energía eléctrica |
| Velocidad de funcionamiento típica | A menudo, relativamente rápido | Depende del diseño del actuador |
| Función de seguridad ante fallas | Los resortes de retorno suelen estar disponibles | Requiere un diseño a prueba de fallas adecuado o un sistema de respaldo |
| Accesorios principales | Válvula solenoide, caja de control, posicionador y regulador de aire | Placa de control, interruptores de límite y sistema electrónico de control de posición |
| Infraestructura de la planta | Requiere aire comprimido | Requiere energía eléctrica |
| Uso típico | Ciclos frecuentes y automatización de plantas | Automatización remota en lugares donde quizá no haya aire comprimido |
Ninguno de los dos tipos de actuadores es automáticamente el mejor para todos los proyectos. La selección debe tener en cuenta los servicios disponibles, la velocidad de operación requerida, la filosofía de seguridad ante fallas, la frecuencia de ciclo, el método de control, la facilidad de mantenimiento y el costo del ciclo de vida.
Cómo elegir una válvula con actuador neumático
La selección de una válvula con actuador neumático debe partir de los requisitos del proceso y del cuerpo de la válvula, en lugar de elegir primero el actuador.
Los ingenieros deben identificar el medio del proceso, el tamaño de la válvula, la presión de operación, la presión diferencial máxima, la temperatura y la función requerida de la válvula.
De esta manera, se puede seleccionar el tipo de válvula adecuado. Las válvulas de bola pueden ser adecuadas para el aislamiento y la conmutación del flujo; las válvulas de mariposa pueden resultar prácticas para conductos de gran diámetro; y las válvulas de control pueden ser necesarias para una regulación precisa del flujo.
Una vez seleccionada la válvula, se puede utilizar su requisito de par o empuje para determinar el tamaño del actuador neumático.
A continuación, se deben definir la presión mínima disponible de aire comprimido, el tiempo requerido de apertura y cierre, la posición de seguridad, el ciclo de trabajo y el método de control.
| Elemento de selección | Qué hay que confirmar |
|---|---|
| Medio de proceso | Agua, petróleo, gas, productos químicos u otros fluidos de proceso |
| Tipo de válvula | Válvula de bola, de mariposa, de globo u otro diseño de válvula |
| Tamaño de la válvula | Diámetro nominal de la tubería |
| Presión | Presión de funcionamiento y presión diferencial máxima |
| Temperatura | Temperatura mínima y máxima del proceso |
| Tipo de actuador | De doble acción o con retorno por resorte |
| Posición de fallo | «Fail open», «fail closed» u otra condición requerida |
| Presión atmosférica | Presión mínima disponible del aire para instrumentos |
| Tiempo de funcionamiento | Velocidad de apertura y cierre requerida |
| Tipo de control | Funcionamiento de encendido-apagado o modulado |
| Comentarios | Interruptores de posición abierta y cerrada o retroalimentación de posición continua |
| Medio ambiente | En interiores, al aire libre, en ambientes húmedos, corrosivos o peligrosos |
Problemas comunes de las válvulas con actuador neumático
Los problemas con las válvulas de accionamiento neumático pueden tener su origen en la válvula, el actuador, el sistema de aire comprimido o los accesorios de control.
Una presión baja del aire de servicio puede reducir el par de salida del actuador e impedir que la válvula complete su recorrido.
El aire comprimido sucio o húmedo puede afectar el funcionamiento de las válvulas solenoides, los posicionadores neumáticos y los sellos internos de los actuadores.
Las fugas de aire en las tuberías, los conectores o las juntas de los actuadores pueden provocar un funcionamiento lento, un consumo excesivo de aire o un movimiento incompleto de la válvula.
Un ajuste incorrecto del tope de recorrido puede impedir que la válvula alcance las posiciones de apertura total o cierre total.
El desgaste de la válvula, los depósitos o un aumento de la presión diferencial del proceso también pueden aumentar el par necesario para accionar la válvula.
Por lo tanto, al resolver problemas se debe evaluar todo el conjunto de la válvula automatizada, en lugar de reemplazar el actuador de inmediato.
Mantenimiento de válvulas con actuador neumático
Las inspecciones de rutina pueden mejorar la confiabilidad de las válvulas con actuadores neumáticos y reducir los tiempos de inactividad inesperados del proceso.
El personal de mantenimiento debe revisar la presión del aire comprimido, el estado del filtro de aire, los ajustes del regulador, los tubos neumáticos y las conexiones.
Las fugas alrededor de las conexiones neumáticas deben corregirse, ya que incluso las fugas de aire más pequeñas pueden reducir la respuesta del actuador y aumentar el consumo de aire comprimido.
También se debe observar el movimiento de la válvula para detectar cambios en la velocidad de funcionamiento, recorrido incompleto, atascos o ruidos mecánicos inusuales.
La señal de retroalimentación del interruptor de límite debe coincidir con la posición real de la válvula. Los posicionadores neumáticos deben revisarse y calibrarse de acuerdo con el programa de mantenimiento.
Las válvulas de retorno por resorte críticas para la seguridad deben someterse a pruebas funcionales periódicas para confirmar que la válvula alcance su posición de falla requerida bajo la condición de falla definida.
Qué incluir en una solicitud de cotización (RFQ) para una válvula con actuador neumático
Una solicitud de cotización completa ayuda al proveedor de válvulas a dimensionar y configurar la válvula y el actuador neumático como un solo conjunto de ingeniería.
La solicitud debe incluir el tipo de válvula, el tamaño nominal, la presión nominal, el material del cuerpo, el medio de proceso, la presión de operación y la temperatura de proceso.
El comprador también debe especificar si el actuador debe ser de doble acción o de retorno por resorte, y definir la posición de seguridad requerida.
La presión mínima disponible de aire comprimido es especialmente importante, ya que el rendimiento de los actuadores neumáticos depende directamente de la presión real de suministro.
También se deben incluir, cuando corresponda, los tiempos de apertura y cierre requeridos, el voltaje del solenoide, la señal de retroalimentación del interruptor de límite, el posicionador neumático, el regulador del filtro de aire y los requisitos para áreas peligrosas.
Al solicitar una cotización, indique la presión mínima prevista del aire de servicio, en lugar de limitarse a la presión nominal del compresor. Esto permite verificar el par del actuador en condiciones de operación reales.
Preguntas frecuentes sobre las válvulas con actuador neumático
¿Qué es una válvula de actuador neumático?
Una válvula con actuador neumático es una válvula industrial que se acciona automáticamente mediante un actuador que convierte el aire comprimido en movimiento mecánico.
¿Cómo funciona una válvula de actuador neumático?
El aire comprimido entra al actuador y mueve los pistones internos o un diafragma. El movimiento rotatorio o lineal resultante mueve el vástago de la válvula y cambia la posición de la válvula.
¿Cuál es la diferencia entre los actuadores neumáticos de doble acción y los de retorno por resorte?
Un actuador de doble acción utiliza aire comprimido para moverse en ambas direcciones. Un actuador con retorno por resorte utiliza aire comprimido en una dirección y la fuerza mecánica de un resorte en la dirección opuesta.
¿Qué pasa cuando un actuador neumático pierde presión de aire?
El resultado depende del diseño del actuador y del circuito neumático. Un actuador con retorno por resorte puede moverse automáticamente hacia una posición predefinida de “fail-open” o “fail-closed” cuando se pierde el aire de servicio.
¿Qué tipos de válvulas pueden utilizar actuadores neumáticos?
Los actuadores neumáticos pueden accionar válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de paso y otros tipos de válvulas industriales cuando el movimiento, el par y el empuje del actuador se adaptan correctamente a la válvula.
¿Qué presión de aire necesita un actuador neumático?
La presión requerida depende del tamaño del actuador, del par de la válvula y de las condiciones del proceso. El dimensionamiento del actuador debe basarse en la presión de aire mínima disponible en el lugar de instalación, y no únicamente en la presión nominal de aire de la planta.
¿Se puede utilizar una válvula con actuador neumático para controlar el flujo?
Sí. Un posicionador neumático puede mover una válvula adecuada a posiciones intermedias para un servicio de modulación. El cuerpo de la válvula también debe ser adecuado para aplicaciones de estrangulamiento o control.
¿Se puede utilizar una válvula con actuador neumático en un conjunto de bombeo?
Sí. Las válvulas con actuador neumático se utilizan ampliamente para funciones de aislamiento de bombas, secuenciación, derivación, recirculación y enrutamiento automático del flujo en conjuntos de bombas industriales.
¿Cómo determino el tamaño adecuado de un actuador neumático?
Para dimensionar un actuador neumático, se debe tomar en cuenta el par o el empuje real de la válvula, la presión mínima de aire disponible, la presión diferencial, la acción de falla requerida y un factor de seguridad de ingeniería adecuado.
¿Qué accesorios se suelen instalar en una válvula con actuador neumático?
Entre los accesorios más comunes se encuentran las válvulas solenoides, las cajas de interruptores de límite, los posicionadores neumáticos, los reguladores de filtro de aire, los controladores de velocidad y los tubos neumáticos.
Conclusión
Una válvula con actuador neumático utiliza aire comprimido para automatizar la apertura, el cierre o el posicionamiento de una válvula industrial. La presión neumática genera un movimiento mecánico dentro del actuador, y ese movimiento se transmite al vástago de la válvula.
Los actuadores de doble acción utilizan aire comprimido para moverse en ambas direcciones, mientras que los actuadores con retorno por resorte utilizan aire en una dirección y la fuerza del resorte en la otra, lo que permite incorporar al sistema una posición de seguridad predefinida.
Los actuadores neumáticos de piñón y cremallera se utilizan ampliamente con válvulas de bola y de mariposa de cuarto de vuelta, mientras que los actuadores de yugo escocés suelen elegirse para válvulas industriales más grandes que requieren un mayor par de arranque y de cierre.
La selección adecuada de una válvula con actuador neumático depende de la presión del proceso, la temperatura, el par de la válvula, la presión mínima de aire, la velocidad de operación, la posición de fallo y los requisitos de control, y no solo del diámetro de la válvula.
En aplicaciones de tratamiento de agua, sistemas de bombeo, petróleo y gas, metalurgia y otras aplicaciones industriales, una válvula con actuador neumático seleccionada adecuadamente puede proporcionar un control de flujo automatizado rápido, repetible y confiable.