Actuadores en valvulas de control

22 Mayo 2010

Las válvulas de control pueden ser operadas neumáticamente, eléctricamente, hidráulicamente o por una combinación entre estas La primera es la mayormente usada.


 Las fuerzas que los actuadores deben superar son causadas por la caída de presión a través de la válvula, la fricción entre el fluido y las partes móviles, el peso de estas partes y el desbalance del vastago que se hace significativo para grandes caídas de presión. Mencionaremos las características básicas de los actuadores usados para modulación del servicio y por lo tanto se excluyen las válvulas solenoides y otros operadores mecánicos y eléctricos usados en servicio on-off.


Empecemos...


NEUMÁTICOS

Pueden clasificarse en dos tipos básicos; el de resorte y diafragma y el de cilindro o pistón (sin resorte). El primero de ellos es el más usado y puede ser de "aire para bajar" (air-to-lower) o de "aire para subir" (air-to-raise). Aquí, interesa por cual lado ingresa la señal neumática proveniente del controlador. Si es por la parte superior del diagrama, obliga a que la deformación de éste, origine un desplazamiento del vastago hacia abajo, en cambio si el aire ingresa por debajo del diagrama, el movimiento será hacia arriba.

Si la válvula es de acción empujar-para-cerrar, el descenso del vastago debido a la acción de la señal neumática hará que la misma se vaya cerrando permitiendo que se controle el flujo de fluido en forma continua. Si la válvula es de acción empujar-para-abrir, el descenso del vastago hará que la misma se: vaya abriendo conforme se aplique la señal neumática.

Por lo tanto, de la combinación del actuador y la válvula dependerá la acción de Sa wálvuia de control. Si la señal neumática origina al final el cierre de la válvula (air-to-close) se hablará de acción directa y si por el contrario, la válvula se abre (air-to-open), se tendrá una acción inmersa.

La variación de la acción de la válvula, se puede lograr fácilmente con un actuador reversible, sin embargo esto puede resultar costoso. Afortunadamente también se puede dar con un actuador no reversible, no necesariamente cambiando la válvula, sino con la ayuda de un posicionador de válvula como se verá más adelante.





Figura 7 Puentes de un actuador neumáticos


Existen actuadores de diagrama reversibles, en los cuales el aire origina un movimiento del vastago hacia abajo o hacia arriba según la forma de colocación del actuador.




Figura 8 Acciones del actuador


Los actuadores sin resorte, del tipo de cilindro o pistón, se emplean cuando se requieren una gran potencia o una acción más rápida. Lo primero resulta de la habilidad para manejar presiones de alimentación más altas.


 

ELÉCTRICOS

Se usan generalmente en áreas en donde no hay suministro de aire de alimentación o cuando se quiere prescindir de los sistemas neumáticos. Se clasifican según el tipo de energía utilizada para impulsarlos y por el tipo de movimiento requerido. Utilizan motores eléctricos monofásicos ó trifásicos y engranajes, tanto en aquellos denominados de multi-vueltas como en los de un cuarto de vuelta. La mayoría de ellos tiene un mecanismo de desembrague del volante para operación manual en caso de falla de energía eléctrica.

Los actuadores modernos disponen de componentes especiales tales como relés de monítoreo, protección contra válvula atascada, termostato, etc. La tecnología actual permite que puedan ser controlados remotamente a través de una conexión a dos hilos. De este modo se pueden conectar a una red muchos de ellos comunicados mediante un protocolo industrial.


Figura 10 Actuador eléctrico

 

ELECTROHIDRAULICOS


Combinan la acción de la señal eléctrica de control (0/4~20mA); con la fuerza que se puede lograr con presiones hidráulicas, acoplando a estas con un sistema de balance de fuerzas. Comúnmente, estos sistemas operan a presiones de hasta 3,000 psi, brindando potencia y velocidad para requerimientos de control de gran exactitud.




Figura 11 Actuador electrohidráulico (cortesía de Samson)

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

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