Introducción
Los actuadores de válvulas automatizan la apertura, el cierre y el posicionamiento de las válvulas industriales, lo que reduce la necesidad de una operación manual. Se utilizan diferentes tipos de actuadores de válvulas en el tratamiento de aguas, el sector del petróleo y el gas, la generación de energía, el procesamiento químico y otros sistemas industriales.
Los actuadores pueden clasificarse según su movimiento y su fuente de energía; los diseños eléctricos, neumáticos e hidráulicos se adaptan a distintos requisitos de funcionamiento. Esta guía explica cómo funcionan estos actuadores, compara sus principales diferencias y describe qué aspectos hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar uno para su aplicación.
¿Qué es un actuador de válvula?
Un actuador de válvula es un dispositivo que proporciona la fuerza o el par necesarios para accionar una válvula. Mueve la válvula a una posición abierta, cerrada o intermedia mediante una fuente de energía externa, como la electricidad, el aire comprimido o la presión hidráulica.
En función del diseño de la válvula, el actuador puede producir un movimiento giratorio o lineal. El tipo de actuador adecuado depende del mecanismo de funcionamiento de la válvula, del par o empuje requerido, de las funciones de control y de las condiciones de instalación.
Clasificación de los actuadores de válvulas según el tipo de movimiento: rotativo frente a lineal
Los actuadores de válvulas pueden clasificarse según su movimiento de salida: rotativo o lineal. El movimiento necesario depende del mecanismo de funcionamiento de la válvula y de cómo se mueve su vástago o elemento de cierre.
Actuadores rotativos
Los actuadores rotativos generan un movimiento giratorio para accionar una válvula. Los actuadores de cuarto de vuelta suelen girar 90° y se utilizan habitualmente con válvulas de bola, de mariposa y de tapón. Los actuadores multivuelta permiten múltiples giros del eje y se emplean a menudo con válvulas de compuerta y de paso recto que cuentan con mecanismos de vástago roscado.
Actuadores lineales
Los actuadores lineales generan un movimiento rectilíneo y una fuerza de empuje, en lugar de un par de giro. Se utilizan habitualmente con válvulas de control de globo, válvulas de diafragma y otras válvulas diseñadas para un accionamiento lineal directo. Los actuadores neumáticos de diafragma y de pistón son ejemplos habituales.
En qué se diferencian
La diferencia clave radica en el movimiento de salida del actuador, no simplemente en el tipo de válvula. Por ejemplo, una válvula de globo puede utilizar un actuador neumático lineal o un actuador eléctrico multigiro con un mecanismo de conversión adecuado. Es fundamental adaptar el movimiento, el par o el empuje del actuador, así como la conexión del vástago, a la válvula para garantizar un funcionamiento correcto.
Clasificación de los actuadores de válvulas según la fuente de alimentación
Los actuadores de válvulas también pueden clasificarse según su fuente de energía. Los tres tipos principales —neumáticos, hidráulicos y eléctricos— se diferencian en la forma en que generan el movimiento, así como en sus características de funcionamiento, capacidades de control y requisitos de instalación.
Actuadores neumáticos: respuesta rápida y funcionamiento sencillo
Los actuadores neumáticos utilizan aire comprimido para generar la fuerza o el par necesarios para accionar una válvula. Los diseños más habituales utilizan pistones o diafragmas para producir el movimiento. Los actuadores de doble efecto utilizan la presión de aire en ambas direcciones, mientras que los modelos con retorno por resorte utilizan aire comprimido en una dirección y la fuerza del resorte para la carrera de retorno.
Su rápida respuesta y su diseño relativamente sencillo hacen que los actuadores neumáticos sean adecuados para el accionamiento frecuente de válvulas. Se utilizan ampliamente en la conmutación automatizada y, con posicionadores adecuados, en aplicaciones de modulación. Su funcionamiento depende de un suministro fiable de aire comprimido limpio y seco, mientras que el consumo de aire y los costes de mantenimiento varían en función del diseño del sistema y la frecuencia de funcionamiento.
Los actuadores neumáticos suelen combinarse con válvulas de control de bola, de mariposa, de tapón y de globo. Entre sus aplicaciones más habituales se encuentran el procesamiento químico, la producción de alimentos y bebidas, el sector del petróleo y el gas, y el tratamiento de aguas.
Para conocer las configuraciones disponibles, consulta la página de VINCER gama de actuadores neumáticos para la automatización de válvulas industriales.
Actuadores hidráulicos: gran fuerza para aplicaciones de alta resistencia
Los actuadores hidráulicos utilizan fluido hidráulico a presión para accionar un pistón o un mecanismo rotativo, generando la fuerza o el par necesarios para el funcionamiento de la válvula. Su elevada densidad de potencia los hace adecuados para válvulas de gran tamaño y aplicaciones con requisitos exigentes de par o empuje.
Los sistemas hidráulicos pueden proporcionar un movimiento controlado y una gran fuerza de salida en un actuador relativamente compacto. Con los circuitos hidráulicos y los mecanismos de bloqueo adecuados, también pueden mantener la posición de la válvula cuando sea necesario. Sin embargo, las unidades de potencia hidráulica, las tuberías, el mantenimiento del fluido y las posibles fugas añaden complejidad al sistema en su conjunto.
Los actuadores hidráulicos se utilizan con válvulas de bola, de compuerta y otras válvulas industriales de gran tamaño en instalaciones de petróleo y gas, instalaciones marítimas, explotaciones mineras y procesos industriales pesados en los que se requiere una fuerza de accionamiento considerable.
Actuadores eléctricos: control remoto y automatización
Los actuadores eléctricos utilizan un motor eléctrico y un mecanismo de transmisión para accionar las válvulas. Los modelos de cuarto de vuelta proporcionan movimiento giratorio a las válvulas de bola y de mariposa, mientras que los actuadores multivuelta accionan válvulas como las de compuerta y las de paso. Algunos diseños utilizan mecanismos adicionales para convertir el movimiento giratorio en movimiento lineal.
Los actuadores eléctricos permiten un cómodo manejo a distancia sin necesidad de aire comprimido ni sistemas hidráulicos. Dependiendo del modelo, pueden admitir control de encendido/apagado, funcionamiento modulado, retroalimentación de posición e integración con sistemas de control industrial. Las fuentes de alimentación, las velocidades de funcionamiento y las funciones de control disponibles varían según la serie de actuadores.
A la hora de seleccionarlos, se deben tener en cuenta los requisitos de par o empuje, el ciclo de trabajo, la fuente de alimentación y las condiciones de instalación. Las zonas peligrosas pueden requerir modelos certificados a prueba de explosiones, mientras que los entornos exteriores o húmedos requieren una protección adecuada de la carcasa.
Los actuadores eléctricos se utilizan ampliamente en el tratamiento de aguas, la climatización, los procesos químicos, la generación de energía y otros sistemas industriales que requieren el accionamiento automatizado de válvulas.
Descubre VINCER’s gama de actuadores eléctricos, entre los que se incluyen modelos de cuarto de vuelta, multivuelta, en miniatura, estancos y a prueba de explosiones.
| Tipo de actuador | Principio de funcionamiento | Ventajas | Desventajas | Tipos comunes de válvulas | Sectores |
| Neumático | El aire comprimido acciona un pistón o un diafragma | Respuesta rápida, construcción sencilla, rentable | Requiere un suministro de aire comprimido y el mantenimiento del sistema de aire | Control de bola, mariposa, tapón y globo | Sector químico, alimentación y bebidas, tratamiento de aguas, petróleo y gas |
| Hidráulico | Un fluido a presión acciona un pistón o un mecanismo rotativo | Elevada fuerza de salida, alta densidad de potencia | CComplejo sistema hidráulico, posible fuga de líquido | Válvulas de bola, de compuerta, de globo y válvulas industriales de gran tamaño | Petróleo y gas, minería, sector offshore |
| Eléctrico | El motor eléctrico acciona un mecanismo de engranajes o de transmisión | Funcionamiento remoto, integración de controles, sin sistema hidráulico externo | Requiere alimentación eléctrica; el ciclo de trabajo y los límites ambientales varían | Esfera, mariposa, compuerta, globo terráqueo | Sector farmacéutico, tratamiento de aguas, climatización, generación de energía, industria química |
Cómo elegir el actuador de válvula adecuado para tu aplicación
La selección de un actuador para válvulas implica algo más que elegir una fuente de alimentación. El mecanismo de funcionamiento de la válvula, la fuerza necesaria, las funciones de control y las condiciones del lugar de instalación influyen a la hora de determinar qué tipo de actuador es el adecuado.
1. Tipo de válvula y requisitos de movimiento
Empecemos por el funcionamiento de la válvula. Las válvulas de bola y de mariposa suelen utilizar actuadores de un cuarto de vuelta, mientras que las válvulas de compuerta y de paso recto pueden requerir un accionamiento multivuelta o lineal, dependiendo de los mecanismos de su vástago. El movimiento de salida del actuador y la conexión de montaje deben ser compatibles con la válvula.
2. Fuente de alimentación disponible
Los actuadores eléctricos resultan prácticos cuando se dispone de suministro eléctrico y de sistemas de control remoto. Los actuadores neumáticos requieren un suministro de aire comprimido, mientras que los sistemas hidráulicos suelen considerarse para aplicaciones que requieren una fuerza de accionamiento considerable. Los servicios existentes en las instalaciones pueden influir en la complejidad de la instalación y en los costes de funcionamiento.
3. Requisitos de par o empuje
Los actuadores rotativos se seleccionan en función del par, mientras que los actuadores lineales se clasifican según el empuje. La potencia de salida necesaria depende del diseño de la válvula, la presión de funcionamiento, la fricción y otras condiciones de servicio. Debe tenerse en cuenta un margen de seguridad adecuado para garantizar que el actuador pueda accionar la válvula a lo largo de toda su carrera.
4. Condiciones de control y funcionamiento
Hay que tener en cuenta si la aplicación requiere un funcionamiento de tipo «encendido/apagado», un control modulado o una retroalimentación de posición. La frecuencia de funcionamiento, la temperatura ambiente, la exposición a la humedad y los requisitos para zonas peligrosas también pueden influir en la selección del actuador. Se debe comprobar que los accesorios de control y el grado de protección de la carcasa sean adecuados para la instalación prevista.
Conclusión
La elección del actuador adecuado para una válvula depende del diseño de la misma, de los requisitos de funcionamiento y de la fuente de alimentación disponible. Los actuadores neumáticos suelen ser los preferidos para conmutaciones rápidas, los hidráulicos para aplicaciones que requieren una gran fuerza y los eléctricos para facilitar el manejo a distancia y la automatización.
Cada tipo tiene sus ventajas y limitaciones, y la mejor opción depende de la aplicación concreta. El dimensionamiento adecuado del actuador y su compatibilidad con la válvula son fundamentales para garantizar un funcionamiento fiable.
VINCER ofrece soluciones de actuadores eléctricos y neumáticos para la automatización de válvulas industriales. Descubre nuestra gama de actuadores eléctricos y gama de actuadores neumáticos, o ponte en contacto con nuestro equipo para que te ayude a elegir el actuador adecuado.
