Introdución aos actuadores de válvulas

Actuadores de válvulas

Os actuadores de válvulas son seleccionados en función dunha serie de factores, incluíndo o par necesario para operar a válvula e a necesidade dun accionamento automático. Os tipos de actuadores inclúen volante manual, panca manual, motor eléctrico, neumático, solenoide, pistón hidráulico e autoaccionado. Todos os actuadores, excepto o volante manual e a panca, son adaptables ao accionamento automático.

Actuadores manuais, fixos e de martelo
Os actuadores manuais son capaces de colocar a válvula en calquera posición pero non permiten o funcionamento automático. O tipo de actuador mecánico máis común é o volante. Este tipo inclúe volantes fixados ao vástago, volantes de martelo e volantes conectados ao vástago mediante engrenaxes.

Volantes fixos ao vástago
Como se ilustra na imaxe da man dereita, os volantes fixados no vástago ofrecen só a vantaxe mecánica da roda. Cando estas válvulas están expostas a altas temperaturas de funcionamento, a unión da válvula dificulta a operación.

Martelo Volante
Como se ilustra na imaxe, o volante do martelo móvese libremente durante unha parte do seu xiro e logo golpea contra un taco dunha roda secundaria. A roda secundaria está unida ao vástago da válvula. Con esta disposición, a chave pódese pechar a golpes para un peche hermético ou aberta se está pechada.

Caixa de cambios de accionamento manual

Se é necesaria unha vantaxe mecánica adicional para unha válvula de accionamento manual, o bonete da válvula está equipado con cabezas de engrenaxe accionadas manualmente como se ilustra na imaxe. Unha chave especial ou volante unido ao eixe do piñón permite que unha persoa accione a válvula cando se necesiten dúas persoas sen a vantaxe da engrenaxe. Dado que son necesarias varias voltas do piñón para producir unha volta do vástago da válvula, o tempo de funcionamento das válvulas grandes é excepcionalmente longo. O uso de motores de aire portátiles conectados ao eixe do piñón diminúe o tempo de funcionamento da válvula.

Caixa de cambios de accionamento manual

Se é necesaria unha vantaxe mecánica adicional para unha válvula de accionamento manual, o bonete da válvula está equipado con cabezas de engrenaxe accionadas manualmente como se ilustra na imaxe. Unha chave especial ou volante unido ao eixe do piñón permite que unha persoa accione a válvula cando se necesiten dúas persoas sen a vantaxe da engrenaxe. Dado que son necesarias varias voltas do piñón para producir unha volta do vástago da válvula, o tempo de funcionamento das válvulas grandes é excepcionalmente longo. O uso de motores de aire portátiles conectados ao eixe do piñón diminúe o tempo de funcionamento da válvula.

Actuadores de motores eléctricos

Os motores eléctricos permiten o funcionamento manual, semiautomático e automático da válvula. Os motores utilízanse principalmente para funcións de apertura e peche, aínda que son adaptables para situar a válvula en calquera punto de apertura como se ilustra na imaxe de abaixo. O motor adoita ser un tipo reversible de alta velocidade conectado a través dun tren de engrenaxes para reducir a velocidade do motor e, polo tanto, aumentar o par no vástago. A dirección de rotación do motor determina a dirección do movemento do disco.
O accionamento eléctrico pode ser semiautomático, como cando o motor é arrancado por un sistema de control. Un volante, que se pode acoplar ao tren de engrenaxes, permite o funcionamento manual da válvula. Os interruptores de límite preséntanse normalmente para deter o motor automaticamente nas posicións de válvula totalmente aberta e totalmente pechada. Os interruptores de límite accionan físicamente pola posición da válvula ou torsionalmente polo par do motor.

Actuadores hidráulicos

Os actuadores hidráulicos permiten o posicionamento semiautomático ou automático da válvula, semellante aos actuadores pneumáticos. Estes actuadores usan un pistón para converter unha presión de sinal en movemento do vástago da válvula. O fluído hidráulico alimenta a cada lado do pistón mentres o outro lado é drenado ou purgado. Úsase auga ou aceite como fluído hidráulico. As válvulas solenoides úsanse normalmente para o control automático do fluído hidráulico para dirixir a apertura ou o peche da válvula. Tamén se poden usar válvulas manuais para controlar o fluído hidráulico; proporcionando así un funcionamento semiautomático.

Válvulas autoaccionadas

As válvulas autoaccionadas usan o fluído do sistema para situar a válvula. As válvulas de alivio, de seguridade, de retención e de purgadores de vapor son exemplos de válvulas autoaccionadas. Todas estas válvulas usan algunha característica do fluído do sistema para accionar a válvula. Non é necesaria ningunha fonte de enerxía fóra da enerxía fluída do sistema para o funcionamento destas válvulas.

Válvulas de solenoide simpledenomínanse falla aberta ou falla pechada dependendo da posición da válvula co solenoide desactivado. As válvulas solenoides abertas por falla ábrense pola presión do resorte e péchanse energizando o solenoide. As válvulas solenoides pechadas por falla péchanse pola presión do resorte e ábrense energizando o solenoide. As válvulas de dobre solenoide adoitan fallar "como están". É dicir, a posición da válvula non cambia cando ambos os solenoides están desactivados.
Unha aplicación das válvulas solenoides é en sistemas de aire como os utilizados para subministrar aire aos actuadores de válvulas pneumáticas. As electroválvulas utilízanse para controlar a subministración de aire ao actuador pneumático e, polo tanto, a posición da válvula accionada pneumática.

Velocidade dos actuadores de potencia

As consideracións de seguridade da planta ditan as velocidades das válvulas para certas válvulas relacionadas coa seguridade. Cando un sistema debe ser illado ou aberto moi rapidamente, requírese unha actuación moi rápida da válvula. Cando a apertura dunha válvula dá lugar á inxección de auga relativamente fría nun sistema quente, é necesaria unha apertura máis lenta para minimizar o choque térmico. O deseño de enxeñería selecciona o actuador para as válvulas relacionadas coa seguridade en función dos requisitos de velocidade e potencia e da dispoñibilidade de enerxía para o actuador.

En xeral, a actuación máis rápida é proporcionada por actuadores hidráulicos, pneumáticos e solenoides. Non obstante, os solenoides non son prácticos para válvulas grandes porque os seus requisitos de tamaño e potencia serían excesivos. Ademais, os actuadores hidráulicos e pneumáticos requiren un sistema de subministración de enerxía hidráulica ou pneumática. A velocidade de actuación en calquera dos casos pódese configurar instalando orificios de tamaño adecuado nas liñas hidráulicas ou pneumáticas. En certos casos, a chave está pechada pola presión do resorte, á que se opón a presión hidráulica ou pneumática para manter a chave aberta.

Os motores eléctricos proporcionan un accionamento relativamente rápido. A velocidade real da válvula establécese pola combinación da velocidade do motor e a relación de transmisión. Esta combinación pódese seleccionar para proporcionar un percorrido completo da válvula nun intervalo de aproximadamente dous segundos a varios segundos.

Indicación de posición da válvula

Os operadores requiren indicación da posición de certas válvulas para permitir un funcionamento coñecedor da planta. Para tales válvulas, a indicación remota da posición da válvula preséntase en forma de luces de posición que indican se as válvulas están abertas ou pechadas. Os circuítos de indicación de posición remota da válvula usan un detector de posición que detecta a posición do vástago e do disco ou a posición do actuador. Un tipo de detector de posición é o interruptor de límite mecánico, que é operado fisicamente polo movemento da válvula.

Outro tipo son os interruptores magnéticos ou transformadores que detectan o movemento dos seus núcleos magnéticos, que son operados fisicamente polo movemento da válvula.

A indicación de posición da válvula local refírese a algunha característica visible da válvula que indica a posición da válvula. A posición ascendente da válvula do vástago indícase pola posición do vástago. As válvulas de vástago non ascendente ás veces teñen pequenos punteiros mecánicos que son operados polo actuador da válvula ao mesmo tempo que o funcionamento da válvula. As válvulas accionadas por enerxía normalmente teñen un punteiro mecánico que proporciona unha indicación local da posición da válvula. Por outra banda, algunhas válvulas non teñen ningunha característica para a indicación de posición.

Resumo dos actuadores de válvulas

• Os actuadores manuais son o tipo máis común de actuadores de válvulas. Os actuadores manuais inclúen volantes conectados directamente ao vástago da válvula e volantes conectados mediante engrenaxes para proporcionar unha vantaxe mecánica.
• Os actuadores de motores eléctricos consisten en motores eléctricos reversibles conectados ao vástago da válvula a través dun tren de engrenaxes que reduce a velocidade de rotación e aumenta o par.
• Os actuadores pneumáticos usan presión de aire nun ou ambos lados dun diafragma para proporcionar a forza necesaria para posicionar a válvula.
• Os actuadores hidráulicos usan un líquido a presión nun ou ambos lados dun pistón para proporcionar a forza necesaria para posicionar a válvula.
• Os actuadores de solenoide teñen un slug magnético unido ao vástago da válvula. A forza para posicionar a válvula vén da atracción magnética entre a babosa no vástago da válvula e a bobina do electroimán no actuador da válvula.