Cómo seleccionar actuadores eléctricos para válvulas industriales

La estructura del cuerpo principal de los actuadores de válvulas eléctricas tiene dos formas.

La estructura libre de disco de empuje emite directamente el par y es adecuada para aplicaciones que requieren solo par de rotación.

La estructura equipada con un disco de empuje convierte el par de salida en empuje axial a través de una tuerca de vástago dentro del disco de empuje, lo que la hace adecuada para aplicaciones que requieren empuje axial, como válvulas de compuerta.

Para las válvulas de vueltas múltiples, el número total de rotaciones requeridas por el actuador debe calcularse utilizando la siguiente fórmula:

M = H / (Z × S)

Donde M representa el número total de rotaciones del actuador, H es la altura de apertura de la válvula, S es el paso de rosca del vástago y Z es el número de inicios de rosca en el vástago.

Para válvulas de vástago ascendente de múltiples giros, es necesario asegurar que el diámetro máximo del vástago permitido por el actuador sea mayor que el diámetro exterior del vástago de la válvula. Para válvulas de giro parcial y válvulas de vástago no ascendentes, aunque no se requiere holgura del vástago, aún se debe garantizar la adaptación adecuada entre el diámetro del vástago y las dimensiones del chavetero.

Si la velocidad de apertura y cierre de la válvula es demasiado alta, puede ocurrir un golpe de ariete, lo que podría causar daños al sistema de tuberías. Por lo tanto, la velocidad de operación adecuada debe seleccionarse de acuerdo con las condiciones de servicio específicas, como las características del medio, la longitud de la tubería y la clasificación de presión.

De acuerdo con el entorno operativo y los requisitos a prueba de explosiones, los actuadores de válvulas eléctricas se pueden clasificar en varios tipos.

El tipo estándar es adecuado para condiciones ambientales interiores o no especiales.

El tipo al aire libre se equipa de la protección a prueba de polvo, impermeable, y resistente a la corrosión y es conveniente para los ambientes al aire libre de la instalación.

El tipo a prueba de explosiones cumple con estándares a prueba de explosiones y es conveniente para las ubicaciones peligrosas que contienen los gases explosivos.

El tipo a prueba de explosiones al aire libre combina la protección al aire libre y funciones a prueba de explosiones y es conveniente para los ambientes peligrosos al aire libre.

Durante la selección, se deben considerar factores como la temperatura, la humedad, las condiciones de corrosión y los requisitos a prueba de explosiones del entorno de instalación.

Los actuadores de válvulas eléctricas deben ser capaces de limitar el par o la fuerza axial, que generalmente se logra mediante el uso de acoplamientos de limitación de par. Una vez que se determina la especificación del actuador, también se fija su par de control.

En condiciones normales, el motor no se sobrecargará cuando funcione dentro de un tiempo predeterminado. Sin embargo, la sobrecarga puede ocurrir bajo las siguientes condiciones:

• Baja tensión de alimentación que impide que el motor genere el par requerido
• Ajuste incorrecto del límite de par cuando el valor preestablecido excede el par de frenado
• Acumulación de calor causada por una operación intermitente que excede el aumento de temperatura permitido
• Fallo del circuito del mecanismo de limitación de par
• Capacidad térmica del motor reducida debido a la temperatura ambiente excesivamente alta

Los métodos de protección de motores tradicionales incluyen fusibles, relés de sobrecorriente, relés térmicos y termostatos, cada uno con ventajas y desventajas. Para los actuadores eléctricos, que son dispositivos de carga variable, no existe un método de protección único absolutamente confiable. Por lo tanto, deben adoptarse estrategias de protección combinadas:

• Monitorear los cambios en la corriente de entrada del motor
• Monitoree la condición de calentamiento del motor en sí

En aplicaciones prácticas, los termostatos se utilizan para la protección de sobrecarga en condiciones de funcionamiento continuo o jog; los relés térmicos se utilizan para la protección de la parada del motor; y los fusibles o los relés de sobrecorriente se utilizan para la protección contra cortocircuitos. Independientemente del método de protección utilizado, se debe considerar la capacidad térmica del motor y el margen de tiempo permitido.

Basado en el contenido anterior, el proceso de selección estándar para actuadores de válvulas eléctricas debe incluir los siguientes pasos:

Primero, determine el tipo de válvula. Aclare si la válvula correspondiente es una válvula de mariposa, válvula de bola, válvula de compuerta, válvula de globo o válvula de control para determinar el modo de movimiento del actuador requerido (giro parcial, giro múltiple o carrera lineal).

En segundo lugar, determinar los requisitos de control. Especifique si se requiere un control de encendido y apagado simple o un control de regulación preciso y determine el tipo de señal de control, como la señal de conmutación, 4-20mA o 0-10V.

En tercer lugar, calcule los parámetros clave, incluido el par de funcionamiento de la válvula, la altura de apertura, el diámetro del vástago y el recuento de rotación requerido, para determinar las especificaciones del actuador, como el par de salida y la velocidad.

Cuarto, determinar la configuración estructural. Elija entre estructura de tipo dividido o integrada, tipo estándar o tipo inteligente, y si se requiere protección contra pérdida de señal.

En quinto lugar, considerar los factores ambientales. Seleccione el tipo estándar, el tipo al aire libre, el tipo a prueba de explosiones, o el tipo a prueba de explosiones al aire libre según condiciones de la instalación.

Sexto, confirmar las dimensiones de la interfaz para asegurar que las interfaces mecánicas tales como bridas, ejes y chaveteros sean totalmente compatibles entre el actuador y la válvula.

Séptimo, confirme los parámetros eléctricos, incluido el voltaje de la fuente de alimentación, el tipo de señal de control, la clase de protección y la clase de aislamiento.

Como un componente clave de ejecución en los sistemas de control de automatización industrial, los actuadores de válvulas eléctricas desempeñan un papel decisivo en la confiabilidad del sistema y la eficiencia económica. Al comprender profundamente sus principios de funcionamiento, características estructurales y métodos de clasificación, y dominar los parámetros de selección clave y los métodos de cálculo, los técnicos de ingeniería pueden realizar selecciones científicamente sólidas y garantizar un funcionamiento estable a largo plazo de los sistemas de control de válvulas. Durante el proceso de selección, se recomienda comunicarse completamente con los fabricantes profesionales de actuadores y válvulas para obtener soporte técnico detallado y evitar dificultades de instalación o fallas operativas causadas por una selección incorrecta.