Descubra los distintos tipos de actuadores de válvulas

Los actuadores de válvulas desempeñan un papel esencial en las industrias, donde gestionan el flujo de fluidos en los sistemas y mejoran la eficacia de las operaciones. Por ello, conocer los distintos tipos de actuadores de válvulas resulta crucial, no sólo para ingenieros y técnicos, sino también para quienes intervienen en el aprovisionamiento y la compra de estos "operadores de válvulas". Este artículo ofrece información detallada sobre los distintos tipos de actuadores de válvulas, profundizando en su funcionamiento, aplicaciones y qué hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar la válvula actuadora adecuada para sus necesidades.

¿Qué es un actuador de válvulas?

Un actuador de válvula es una herramienta mecánica que se utiliza para accionar una válvula "accionando" o "moviendo" una fuente de energía. Esta fuente de energía puede ser neumática (accionada por aire), eléctrica o hidráulica (accionada por líquido), y está unida a dos partes de la válvula: el cuerpo y el piloto. Este dispositivo suele manipularse manualmente a través de un mecanismo directo o de engranajes acoplado al vástago de la válvula.
Las válvulas actuadas son un tipo de válvula de control, compuesta esencialmente por una caja con una entrada, una salida, un mecanismo de funcionamiento y un controlador. Su valor reside en las diversas ventajas que ofrecen para muchas aplicaciones industriales, como el tratamiento de aguas, las plataformas marinas, la producción de energía, las industrias navales, las tuberías y las industrias de transformación.

Método de control y función de la válvula

Los actuadores de válvulas regulan la posición del mecanismo de cierre de una válvula y pueden clasificarse en dos métodos clave de control. El primero es el movimiento giratorio, en el que la válvula, como una válvula de bola, de mariposa o de tapón, gira al menos un cuarto de revolución para pasar del estado abierto al cerrado. El segundo método de control de válvulas es el movimiento lineal, en el que intervienen válvulas de compuerta, de pinza, de globo y de diafragma. Estas "válvulas lineales" utilizan un mecanismo de vástago móvil para pasar del estado abierto al cerrado. La posición de la válvula desempeña un papel crucial en el control del flujo de fluidos.

Los actuadores también pueden tener funciones variadas, lo que les permite arrancar, parar o estrangular el caudal según las necesidades. En cualquier entorno industrial, el método correcto de control y funcionamiento precisos aumenta sustancialmente la eficiencia, especialmente en situaciones en las que puede producirse un corte del suministro eléctrico.

Tipos de funcionamiento de las válvulas

Funcionamiento rotativo (cuarto de vuelta): Se aplica a las válvulas de mariposa, bola y macho, incluidas las compuertas de cuarto de vuelta. Estas válvulas requieren una simple rotación de 90 grados para abrirse o cerrarse, lo que facilita y agiliza los ajustes de tamaño.
Funcionamiento multivueltas: Esta operación implica mecanismos más complejos para mover el elemento de cierre de la válvula entre las posiciones abierta y cerrada. Se suele utilizar con válvulas de globo, compuertas de esclusa y válvulas de compuerta.
Comprender los tipos de funcionamiento de las válvulas y elegir el tipo de actuador adecuado es esencial para disfrutar de todas las ventajas de los actuadores de válvulas.

Tipos de actuadores de válvulas

Actuadores manuales de válvulas

Los actuadores manuales para válvulas, también conocidos como válvulas de accionamiento manual, permiten al usuario controlar directamente la posición de la válvula sin necesidad de una fuente de alimentación externa. Proporcionan una solución simplista pero eficaz para sistemas que exigen un control manual y tienen un ciclo de trabajo específico.

¿Cómo funcionan?

Los actuadores manuales funcionan por medios mecánicos, como un volante, una palanca o una rueda de cadena. A través de estos dispositivos de entrada manual, un operario puede controlar el estado de la válvula ejerciendo fuerza sobre estos mecanismos, transformando esta fuerza en el par esencial para mover la válvula.

Tipos

Palanca básica: Es la forma más sencilla de accionamiento manual de una válvula. Las palancas básicas requieren esfuerzo físico para funcionar, moviéndose hacia arriba y hacia abajo para abrir o cerrar la válvula.
Asa de palanca con enclavamiento y bloqueo: El tipo de actuador de palanca bloqueable es similar a un actuador de palanca básico, pero viene con un mecanismo de bloqueo adicional. Esto permite al operario bloquear el actuador en posición abierta o cerrada, reduciendo el riesgo de operaciones accidentales. Suele utilizarse para asegurar válvulas de alto riesgo.
Asas ovaladas: El diseño de los actuadores de empuñadura ovalada suele encontrarse cuando el operario debe tener un control firme sobre el accionamiento. Son ergonómicos de manejar: el diseño ovalado proporciona un agarre cómodo, por lo que es fácil y seguro para los operadores manejar el actuador en todo tipo de condiciones.
Volantes: Los volantes suelen encontrarse en las válvulas más grandes que requieren un par de torsión considerable para funcionar. Al girar el volante se abre y cierra la válvula, lo que facilita el control del caudal. Los actuadores accionados por volante se utilizan a menudo para aplicaciones de caudal modulado o controlado, y son una opción eficaz para sistemas en los que se requieren con frecuencia microajustes. Los volantes ISO están diseñados para cumplir las normas internacionales de funcionamiento de válvulas, lo que garantiza su compatibilidad y facilidad de uso en distintos sistemas.
Válvulas manuales con finales de carrera: Estos actuadores manuales constan de una característica adicional: el final de carrera. Se trata de un dispositivo electromecánico que supervisa la posición de la válvula (abierta o cerrada) y envía información a un panel de control o una alarma. Esto aumenta la seguridad y permite a los operarios supervisar las condiciones de la válvula a distancia.

Aplicaciones

La sencillez, fiabilidad e independencia de una fuente de alimentación hacen de los actuadores manuales una opción óptima para aplicaciones que requieren un funcionamiento menos frecuente de las válvulas. Son especialmente útiles en sistemas en los que no es necesario el accionamiento automático, pero la claridad sobre el estado de la válvula es crucial.

Actuadores neumáticos de válvulas

Los actuadores neumáticos de válvulas, a menudo empleados para el funcionamiento semiautomático o automático de válvulas, utilizan aire a presión para hacer girar una válvula. Los actuadores neumáticos de válvulas utilizan aire a presión para crear un movimiento de rotación de la válvula y cambiarla de un estado a otro. Conocidos por su durabilidad y sencillez, se utilizan ampliamente en diferentes aplicaciones industriales.

¿Cómo funcionan?

Estos actuadores funcionan aplicando presión de aire sobre un pistón o una membrana conectados al vástago de la válvula. Esta fuerza mueve la válvula a la posición deseada. El funcionamiento de un actuador neumático puede carecer de motor, pero cuando se aplica en combinación con electroválvulas, sigue necesitando una fuente de alimentación.

Tipos

Válvula de pistón Actuador: Un actuador de válvula de pistón emplea una disposición pistón-cilindro para crear el movimiento necesario para accionar la válvula. Utiliza aire a presión que empuja contra el pistón dentro de un cilindro para moverse, lo que permite fuerzas mayores y carreras más largas en comparación con otros tipos de actuadores neumáticos.
Válvula de diafragma Actuador: El actuador de válvula de diafragma utiliza un diafragma flexible en lugar de un pistón para crear movimiento. Incorpora un diafragma, normalmente de material elastomérico, que se flexiona cuando el aire se bombea a la cámara, provocando el movimiento del actuador.
Válvulas de doble efecto: Los actuadores de válvulas de doble efecto utilizan energía neumática (aire comprimido) para abrir y cerrar la válvula. El aire se suministra a ambos lados de un pistón o diafragma dentro del actuador que permite el control en ambas direcciones, de ahí el término "doble efecto".
Válvulas de retorno por muelle: También conocidos como actuadores de "simple efecto", estos actuadores utilizan un mecanismo de resorte para devolver la válvula a su posición original una vez que se libera la presión del aire. El actuador abre o cierra la válvula utilizando la fuerza del aire comprimido, pero depende de un muelle para volver a su estado inicial cuando el actuador no recibe alimentación. Suelen utilizarse en operaciones a prueba de fallos en las que la válvula debe volver a una posición segura en caso de pérdida de alimentación.

Aplicaciones

Las aplicaciones típicas de los actuadores de válvulas neumáticas incluyen piezas de maquinaria en las que se necesitan respuestas rápidas y robustas. Gracias a su construcción potente y sencilla, se utilizan habitualmente en sectores como la industria química, las centrales eléctricas y las refinerías de petróleo.

Actuadores eléctricos de válvulas

Los actuadores eléctricos de válvulas son dispositivos que dependen de una fuente de energía externa. Al recibir una señal, impulsan una válvula a su posición ideal, generando el nivel de par necesario para su funcionamiento.

¿Cómo funcionan?

Estos actuadores funcionan utilizando energía eléctrica, normalmente un motor de CA o CC, para producir un movimiento mecánico. El motor proporciona una salida giratoria, que se convierte en movimiento lineal a través de una serie de engranajes para mover una válvula a la posición deseada.

Tipos

Rotary Válvula eléctrica Actuadores: Los actuadores eléctricos rotativos funcionan según el principio de rotación. Generan un movimiento circular para accionar un componente, como una válvula. Incorporados con la potencia de un motor eléctrico, estos actuadores se utilizan a menudo para controlar equipos giratorios como válvulas de bola o de mariposa que requieren una acción de cuarto de vuelta.
Lineal Válvula eléctrica Actuadores: Al contrario que los actuadores rotativos, los actuadores eléctricos lineales crean movimiento en línea recta. Convierten el movimiento rotativo de un motor eléctrico en desplazamiento lineal. Se utilizan normalmente en válvulas de control que requieren un movimiento lineal para desplazar el vástago del actuador de la válvula, como las válvulas de compuerta y de diafragma.

Aplicaciones

Gracias a su alto nivel de precisión, los actuadores eléctricos de válvulas se utilizan en sectores que requieren respuestas rápidas y precisas. Por ejemplo, en la industria del agua y las aguas residuales y en áreas que implican la automatización del control de procesos.

Actuadores de válvulas hidráulicas

Los actuadores de válvulas hidráulicas, conocidos por su alta precisión, gran fuerza y funcionamiento fiable, funcionan con energía hidráulica inducida por presión. Son más ventajosos que otros tipos de actuadores cuando lo que se busca es una fuerza elevada, sobre todo por su tamaño compacto.

¿Cómo funcionan?

Los actuadores hidráulicos convierten la energía hidráulica, o energía del fluido, en energía mecánica. Un cilindro se carga con fluido hidráulico que se presuriza cuando se recibe una señal de control. Esta presurización obliga a un pistón a moverse, accionando así la válvula.

Tipos

Actuadores de válvulas hidráulicas rotativas: Los actuadores hidráulicos giratorios convierten la presión del fluido en movimiento giratorio para accionar un mecanismo. Estos actuadores se utilizan principalmente con válvulas de cuarto de vuelta, como válvulas de bola, de macho o de mariposa, que requieren movimientos de rotación para abrirse o cerrarse.
Actuadores lineales para válvulas hidráulicas: Los actuadores hidráulicos lineales utilizan de forma similar la energía del fluido, pero la convierten en movimiento lineal. El elemento móvil lineal puede ser un pistón, un vástago o una corredera, y estos actuadores se utilizan a menudo en válvulas de compuerta, de pellizco y diafragmáticas que exigen un desplazamiento lineal del elemento de cierre de la válvula.

Aplicaciones

Estos actuadores se utilizan principalmente en aplicaciones industriales pesadas y en situaciones en las que se requieren fuerzas o pares elevados que no pueden alcanzarse con otros tipos de actuadores.

Funciones de los actuadores de válvulas

Los actuadores de válvulas son el corazón de muchos procesos industriales y desempeñan varias funciones clave. Permiten el control automático de las válvulas, lo que puede ser vital en situaciones que requieren un cierre rápido. Los actuadores permiten regular el caudal de líquidos o gases en las distintas fases de un proceso industrial. Esto es muy beneficioso para garantizar la eficacia y seguridad del sistema. Además, posibilitan el manejo y el control a distancia, lo que reduce considerablemente los costes de mano de obra y aumenta la flexibilidad en el entorno operativo.

En muchas aplicaciones industriales pesadas, el funcionamiento robusto y a prueba de fallos es una característica crucial. Los actuadores de válvulas garantizan un funcionamiento fiable incluso en las condiciones más difíciles. Están diseñados para funcionar en una amplia gama de temperaturas, atmósferas y presiones, a menudo con funciones a prueba de fallos integradas para garantizar la seguridad del sistema en caso de emergencia.

Especificaciones del actuador

Las especificaciones de un actuador son atributos cruciales a tener en cuenta antes de su selección. Un examen detallado de las especificaciones de los actuadores rotativos y lineales orienta la elección correcta, mejorando el rendimiento global de un proceso industrial.

¿Qué factores deben tenerse en cuenta al utilizar un actuador de válvula?

Temperatura: Muchos actuadores tienen rangos de temperatura de funcionamiento específicos. Hay que asegurarse de que la temperatura del entorno operativo esté dentro de ese rango.Compatibilidad: El actuador debe ser compatible con el tipo y tamaño de válvula que va a operar.Presión de Operación: El actuador debe estar diseñado para soportar la presión de operación dentro del sistema para asegurar su confiabilidad.Medio ambiente Condiciones: El material y el diseño del actuador deben ser adecuados a las condiciones para resistir la corrosión o los daños.Par de apriete y Velocidad: El actuador debe ser capaz de proporcionar el par necesario para accionar la válvula y a la velocidad requerida.

¿Qué factores hay que tener en cuenta al elegir un actuador de válvulas?

Tipo de operación: Se debe considerar si el actuador es para operación lineal o rotativa, lo cual depende del diseño de la válvula y de la operación requerida.
Potencia Fuente: Hay que evaluar si la fuente de energía necesaria para el actuador de la válvula (eléctrica, hidráulica, neumática o manual) está disponible o es factible.
Durabilidad: La calidad de construcción y la durabilidad del actuador, especialmente en condiciones duras, es un factor importante.
Coste: Deben evaluarse las limitaciones presupuestarias y la inversión global frente a la vida útil y los costes de mantenimiento del actuador.
Tamaño y peso: El tamaño y el peso del actuador deben ser compatibles con la disposición de montaje y deben ser adecuados para el funcionamiento seguro de la válvula.
Cumplimiento de las normas: Es importante elegir un actuador que cumpla las normas del sector y la normativa pertinente en materia de salud y seguridad.
Servicio posventa: La disponibilidad de servicio posventa y piezas de repuesto del fabricante podría ser crucial para un funcionamiento a largo plazo.
Mecanismo de retroalimentación: Dependiendo de la aplicación, la capacidad del actuador para proporcionar información sobre la posición de la válvula puede ser una característica necesaria.

Conclusión

Para terminar, reconocer las variaciones entre las válvulas actuadoras, sus operaciones distintivas y los factores que influyen en su selección puede beneficiar considerablemente el éxito de una operación. Comprender estos factores puede marcar la diferencia entre un funcionamiento perfecto y frecuentes averías. Por eso es tan importante elegir el actuador de válvula adecuado para cada aplicación, ya sea eléctrico, neumático, hidráulico o manual. Los avances futuros y la investigación continua en este campo prometen diseños de actuadores de válvulas más eficientes y capaces, que perfeccionarán aún más los procesos industriales.

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