Las válvulas de actuador, un componente importante de la automatización industrial, ayudan a controlar el flujo de fluidos, la cantidad de presión y la dirección de los fluidos de proceso. Todas las instalaciones petrolíferas y de gas, de procesamiento químico, alimentarias, de fabricación farmacéutica e incluso de tratamiento de aguas cuentan con estas válvulas para garantizar la estabilidad del sistema y la eficacia operativa. Pero, ¿qué es una válvula actuadora y cuál es su funcionamiento?
En este artículo explicaremos cómo funciona el principio de funcionamiento de las válvulas con actuador y hablaremos de los principales tipos y sus aplicaciones en múltiples sectores. Comprendiendo cómo funcionan estas válvulas, podrá elegir la que mejor se adapte a sus necesidades operativas.
¿Qué es una válvula actuadora y cómo funciona?
La válvula actuadora sirve de fusión entre la sección del actuador y el cuerpo de la válvula, que puede ser de bola, mariposa o compuerta. Recibe señales de control del sistema de automatización o del panel de control, y el actuador transforma el paquete en movimiento mecánico que da como resultado la apertura o el ajuste de la válvula. Dependiendo del tipo de actuador elegido, puede estar alimentado por energía eléctrica, neumática o hidráulica que impulsa los componentes internos del vástago de la válvula, el disco de la válvula o la bola puede girar abierta, cerrada o regulada para controlar el flujo de líquidos a través de la válvula. De este modo, la posición de la válvula puede modularse con precisión y ayuda a regular el caudal, la presión y la dirección del fluido, garantizando además que el sistema funcione de forma estable y con gran eficacia.
Tipos comunes de válvulas de actuador
Las válvulas actuadoras son de diferentes tipos según la función y el uso que se les requiera. Algunas de las válvulas actuadoras más utilizadas son las siguientes:
| Tipo de válvula | Características principales | Aplicaciones | Ventajas |
| Manual | Funcionamiento manual, no necesita alimentación externa | Tratamiento del agua, cierre de emergencia | Sencillo, de bajo coste, no requiere alimentación |
| Eléctrico | Utiliza un motor eléctrico para un control preciso | Tratamiento de aguas, calefacción, ventilación y aire acondicionado, procesamiento químico | Respuesta rápida, bajo mantenimiento y eficiencia energética |
| Neumático | Utiliza aire comprimido para un funcionamiento rápido | Industria manufacturera, petróleo y gas, procesamiento químico | Accionamiento rápido, seguro para zonas explosivas |
| Hidráulico | Utiliza fluido hidráulico para aplicaciones de gran fuerza | Centrales eléctricas, maquinaria pesada | Alto par, control preciso, alta resistencia |
| Accionado por muelle | Utiliza un muelle interno para un funcionamiento a prueba de fallos | Plantas químicas, tuberías, cierre de emergencia | No necesita alimentación, fiable, diseño sencillo |
Accionamiento manual
Válvulas manuales se accionan mediante el esfuerzo humano y no requieren ninguna forma de automatización. Estas válvulas no son tan populares en los sistemas automatizados, aunque siguen siendo útiles en algunas aplicaciones. La válvula se acciona mediante un volante, una palanca o un tornillo para abrirla o cerrarla.
Estas válvulas se aplican normalmente cuando no hay necesidad de un funcionamiento automático o cuando el caudal es poco frecuente. Por ejemplo, en las plantas de tratamiento de agua, las válvulas manuales se emplean con fines de mantenimiento, donde los trabajadores pueden regular el caudal de agua durante las tareas de mantenimiento. Otra aplicación son las válvulas de cierre de emergencia, que se accionan manualmente en caso de emergencia cuando los sistemas automatizados no funcionan.
Las válvulas manuales son relativamente más baratas, sencillas de instalar, manejar y mantener y no necesitan alimentación eléctrica en comparación con otras válvulas con actuador, por lo que son adecuadas para sistemas menos complejos.
Válvula con actuador eléctrico
Válvulas con actuador eléctrico son aquellas válvulas que se accionan mediante un actuador eléctrico para abrir o cerrar la válvula. Un motor eléctrico es un dispositivo alimentado por un suministro eléctrico externo y acoplado a un sistema de control. El motor funciona en respuesta a señales de control y hace girar el vástago o el disco de la válvula para cambiar su posición. Esto permite tener un control muy preciso del flujo del fluido a través de la válvula.
Estas válvulas son adecuadas para aplicaciones en las que la precisión y la automatización son fundamentales, especialmente en procesos automatizados. Se emplean ampliamente en las industrias de tratamiento de aguas, calefacción, ventilación y aire acondicionado, y procesamiento químico, donde el control del caudal es fundamental.
Entre las ventajas de las válvulas de actuador eléctrico se incluyen: funcionamiento rápido, requieren un mantenimiento mínimo y no precisan el uso de energía neumática o hidráulica. Son eficientes energéticamente y pueden satisfacer fácilmente requisitos de baja potencia, se incorporan a sistemas de control, lo que las hace adecuadas para diversos usos y se incorporan fácilmente a sistemas de control.
Válvula de accionamiento neumático
Válvulas de accionamiento neumático son aquellas válvulas que se accionan mediante aire comprimido para abrir o cerrar la válvula, el tipo más común que controla el movimiento de la válvula. El aire comprimido entra en el actuador neumático y genera una presión que, a su vez, desplaza el vástago o el disco de la válvula para abrirla o cerrarla. La posición del actuador se regula mediante señales de presión de aire, mientras que el ajuste fino se realiza mediante controladores externos o finales de carrera.
Estas válvulas son ideales para aplicaciones que requieren apertura y cierre rápidos y alta frecuencia, como en la línea de fabricación, las industrias petrolera y del gas y química. Son ideales para su uso en situaciones en las que se requiere un control rápido y binario de la válvula debido a su capacidad para responder rápidamente a las señales de control.
La característica distintiva de una válvula de actuador neumático es su alta velocidad de accionamiento, la seguridad incorporada en zonas explosivas y su asequibilidad. Son ideales para su uso en zonas consideradas explosivas o inflamables, ya que no utilizan electricidad para funcionar. Además, tienen una estructura sencilla y no requieren mucho mantenimiento, lo que las hace adecuadas para su uso constante en industrias.
Válvula de accionamiento hidráulico
Las válvulas de actuador hidráulico funcionan mediante el uso de fluido hidráulico, que suele ser aceite, para mover el vástago de la válvula. Esta presión de fluido ejerce mucha fuerza y la válvula puede abrirse o cerrarse con mucha precisión. Este tipo de actuador es ideal para su uso en aplicaciones que exigen una gran fuerza y par, como en centrales eléctricas, industrias pesadas o grandes sistemas industriales.
Los actuadores hidráulicos destacan en la manipulación de cargas pesadas y el mantenimiento de un control preciso de válvulas de gran tamaño. Suelen seleccionarse por su capacidad para proporcionar un par elevado y garantizar un funcionamiento suave y uniforme de las válvulas en condiciones difíciles.
Válvula accionada por muelle
Las válvulas accionadas por muelle funcionan gracias a un resorte interno que determina la posición de la válvula. Estas válvulas no necesitan electricidad ni aire comprimido para funcionar, ya que el muelle puede abrir o cerrar la válvula. Además, en caso de corte del suministro eléctrico o de baja presión en el sistema de suministro de aire, el muelle puede devolver la válvula a una posición segura que puede ser totalmente abierta o totalmente cerrada.
Estos tipos de válvulas pueden utilizarse en sistemas críticos en los que la seguridad de un sistema está en peligro, porque en tales eventualidades, la válvula puede volver a una posición segura por defecto. Suelen utilizarse en aplicaciones de seguridad como industrias químicas, gasoductos o cualquier sistema ES&D en el que la fiabilidad y el funcionamiento autónomo son vitales.
Entre sus principales ventajas destacan su compacidad, la ausencia de alimentación externa y su autoarranque, lo que las hace ideales para su uso en zonas donde la seguridad y la intervención son esenciales.
Cómo seleccionar la válvula de actuador adecuada para su aplicación
A la hora de elegir la válvula actuadora para su aplicación, hay varios factores que debe tener en cuenta. He aquí algunos de ellos:
Requisitos de la solicitud:
En primer lugar, identifique el tipo de fluido que controlará la válvula actuadora, como gas, líquido o vapor; el caudal, la presión y el rango de temperatura, y el entorno en el que se utilizará la válvula.
Tipo de válvula:
Algunos de los tipos más comunes de válvulas son las válvulas de bola, las válvulas de mariposa, las válvulas de compuerta, las válvulas de globo y las válvulas de aguja. Cada una de estas válvulas tiene sus propios puntos fuertes y débiles en función del control de caudal, la presión y el espacio.
Método de accionamiento:
Al elegir una válvula de actuador, es importante determinar los tipos de actuadores de válvula que se necesitan. Dependiendo de la aplicación, se puede elegir entre actuadores manuales, neumáticos, eléctricos e hidráulicos. Para operaciones básicas y poco frecuentes, una válvula con actuador manual puede ser adecuada. Si su aplicación exige una respuesta rápida, las válvulas de actuador neumático son las más adecuadas. Las válvulas de actuador eléctrico son más adecuadas para funciones de válvula precisas y de ajuste fino, sobre todo si están conectadas a sistemas de control sofisticados. Las válvulas de actuador hidráulico son más adecuadas para sistemas de alta presión en los que se requiere una gran fuerza.
Si se necesita algún tipo de control remoto, un actuador eléctrico o neumático es más adecuado por su flexibilidad.
Medio ambiente condiciones:
Piense en las condiciones en las que se utilizará la válvula actuadora, como temperaturas altas o bajas, entornos corrosivos o peligrosos. Para un entorno de alta temperatura o corrosivo, elija materiales adecuados para dichas condiciones.
Por ejemplo, las válvulas de actuador eléctrico están diseñadas para condiciones limpias y secas y pueden requerir protección adicional en condiciones de alta temperatura o humedad. Las válvulas de actuador neumático son adecuadas para su uso en zonas explosivas porque no son eléctricas y tienen una estructura relativamente sencilla.
Presupuesto:
Por último, pero no por ello menos importante, el presupuesto determinará la decisión final. Determine el coste inicial y los gastos a largo plazo. Hay dos tipos de válvulas actuadoras: estándar y de gama alta; esta última es más cara pero tiene más funciones y una vida útil más larga. Es importante recordar que, aunque el precio más elevado puede suponer una mayor calidad y durabilidad, no significa que en todas las aplicaciones sea necesario adquirir el modelo más caro.
Consulte a un experto:
Si sigue teniendo dudas sobre qué válvula actuadora elegir, es aconsejable que recurra a los servicios de un profesional. Dado que la selección es técnica, un especialista estará en condiciones de aconsejarle en función de sus necesidades y orientarle sobre el mejor actuador para el sistema.
Mediante el análisis de estos factores, puede estar en condiciones de elegir la válvula actuadora más adecuada para la aplicación prevista a fin de satisfacer el rendimiento y la fiabilidad previstos.
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