Elegir un actuador: Factores y consideraciones

Aunque normalmente el componente más común y discutido a fondo de cualquier sistema de proceso es la válvula, un componente igualmente crítico, pero a menudo incomprendido y a veces incluso pasado por alto, es el actuador. Tanto si se trata de una simple válvula manual como de una válvula de control de flujo de servicio severo o una válvula de aislamiento de encendido/apagado crítico, los ingenieros y proveedores pasan horas discutiendo, especificando y diseñando paquetes de válvulas que puedan soportar multitud de factores para su funcionamiento. Del mismo modo, hay una variedad de factores que los ingenieros y especificadores deben tener en cuenta al elegir una producción de actuación para automatizar estas válvulas.

A continuación encontrarás una lista no exhaustiva que repasa algunas de estas consideraciones importantes:

• Aplicación
• Esquema del sistema de control
• Fiabilidad y criticidad de los activos
• Coste

Aplicación – ¿Qué intentamos conseguir en el sistema con esta válvula? ¿Se trata de un bucle de control de caudal, una válvula de aislamiento o la protección de una bomba? ¿Cuáles son los factores del proceso, como la presión, la temperatura y los caudales necesarios para la aplicación? Aunque estas preguntas suelen tenerse en cuenta al especificar una válvula, sigue siendo fundamental comprender cómo pueden afectar al rendimiento de un actuador. Por ejemplo, si un actuador está subdimensionado y no se especifica correctamente para la válvula y las variables del proceso, puede que no tenga la fuerza adecuada para cerrar completamente la válvula, lo que provocaría un control del proceso poco fiable.

Esquema del sistema de control – ¿Cómo interactuará el sistema de control con el actuador? ¿Utilizará el actuador aire o electricidad para funcionar? ¿Habrá una señal de control en forma de salida de relé y solenoide, o una señal de 4-20 mA a un controlador? ¿Qué requisitos de retroalimentación se requieren del actuador? Por ejemplo, una señal de retroalimentación en forma de 0-10 voltios para verificar la posición de la válvula de vuelta al PLC.

Fiabilidad y criticidad de los activos – Otro resultado negativo de elegir el actuador equivocado es la pérdida de repetibilidad en el control. Un actuador incorrecto puede funcionar en una aplicación durante poco tiempo, pero si esta válvula no girara como consecuencia de un mal funcionamiento del sistema, ¿qué impacto tendría eso en el proceso, en los empleados o en el medio ambiente? ¿Qué medidas debe tomar la unidad en caso de pérdida de control o de energía? Comprender cómo funcionan juntos la válvula, el actuador y cualquier control es fundamental para el éxito. Además, ¿existen requisitos legales, códigos o normas que exijan un nivel o rendimiento específico? Las normativas y certificaciones varían según los sectores y las aplicaciones.

Coste – Aunque no es el único factor decisivo, todo ingeniero debe tener en cuenta el presupuesto global del proyecto al hacer su selección de actuadores. Aunque hay que considerar el coste de la inversión inicial, también hay que tener en cuenta la necesidad de utilizar y mantener un activo durante su ciclo de vida. Dependiendo del consumo de aire o electricidad, y del coste de mantenimiento y reparación, un menor coste inicial puede perderse con el tiempo al intentar resolver problemas con una «unidad problemática».

Cada actuador tiene que cumplir, como mínimo, los siguientes propósitos funcionales:

1. Los actuadores procesan la entrada de control para mover el miembro de cierrede la válvula -sea bola, disco u obturador- a una posición de desplazamiento deseada; deben ser capaces de mantener el miembro de cierre en esa posición de forma fiable hasta que cambie la señal de control. En un actuador neumático, esto se consigue aplicando aire a una membrana o pistón para mover la válvula. Los posicionadores neumáticos y electroneumáticos son formas habituales de convertir pequeñas señales neumáticas o electrónicas para el servicio de modulación. Un actuador eléctrico recibe una señal de control de un cambio de tensión, corriente o resistencia y responde utilizando un motor eléctrico y un tren de engranajes para convertir la fuerza de rotación en par o empuje.
2. Al cerrar o abrir completamente una válvula de cierre, los actuadores deben tener el par o empuje disponible para proporcionar el cierre deseado, y el par de arranque disponible para mover el miembro de cierre fuera del asiento. En los actuadores neumáticos, la cantidad de par depende del tamaño de la superficie que recibe el aire de suministro, como un pistón, y de la presión aplicada, que suele medirse en psi. Los actuadores eléctricos utilizan el tamaño del motor y la relación de transmisión para conseguir el par y la velocidad de salida.
3. Los actuadores deben accionar la válvula a la velocidad necesaria para conseguir resultados óptimos para el proceso, reduciendo al mismo tiempo el desgaste mecánico y garantizando el ciclo de vida más largo posible del conjunto. Aplicar una gran cantidad de fuerza, de forma rápida y repetida, provocará daños tanto en la válvula como en el actuador si no se especifica correctamente. En una aplicación neumática, puede ser necesario aumentar el tamaño del actuador para disponer de más potencia, o emplear accesorios de control especializados, como posicionadores, solenoides, reforzadores o escape rápido, para aumentar los tiempos de ciclo. La velocidad de un actuador eléctrico puede manipularse de varias maneras. Algunos actuadores tienen placas electrónicas que manipulan la salida de velocidad, manteniendo un par constante. Otros actuadores tienen que montarse con la relación de transmisión y las configuraciones de motor adecuadas, lo que limita este ajuste a lo puramente mecánico.
4. Los actuadores deben tener algún nivel de seguridad -ya sea en posición cerrada, abierta o en posición de fallo- y ser capaces de mantener esa posición hasta que pueda reanudarse el funcionamiento normal del proceso. En un sistema neumático, este requisito tiene diversos niveles de complejidad, que dependen del requisito de seguridad. La opción más común es una unidad de retorno por muelle que fuerza la apertura o el cierre del actuador al perderse el aire de alimentación o la señal de control. Es la más común y la más utilizada en aplicaciones industriales. A veces, puede ser necesario añadir accesorios adicionales, como un depósito acumulador, solenoides especializados y relés neumáticos para suministrar aire a las unidades sin muelle, o cumplir los requisitos de fallo en posición. En un actuador eléctrico, una batería o un condensador, los failsafes son soluciones bastante comunes. Una batería, un banco o un condensador almacenan energía y la proporcionan cuando se pierde la alimentación o la señal de control. La tensión mecánica del motor y del tren de engranajes mantiene entonces la válvula en su sitio hasta que se restablece la alimentación.

Examinar la variedad de tecnologías de actuadores y opciones de control disponibles para seleccionar el paquete adecuado puede parecer una tarea desalentadora. En Asahi/America estamos preparados y dispuestos a ayudarte con cualquier duda que tengas.

Los productos de actuación de Asahi/America han dominado en industrias como las de procesamiento químico, tratamiento de aguas, acuarios, piscinas y segmentos de semiconductores. Nuestra oferta principal incluye nuestro bien probado y comprobado en la industria actuador neumático de la serie 79junto con controles y accesorios para satisfacer las necesidades de cualquier aplicación neumática.

Asahi/America dispone de una impresionante gama de productos de actuación que combinan a la perfección con nuestras válvulas termoplásticas, pero nuestra experiencia no acaba ahí. Nuestro actuador eléctrico Serie 92 ha tenido el mismo éxito en las industrias antes mencionadas, así como en el sector petrolífero y en otras aplicaciones de válvulas metálicas.

Los ingenieros buscan proveedores que les proporcionen tecnologías y equipos que no sólo sirvan al propósito básico del control de procesos en sus instalaciones, sino también proveedores que ofrezcan más funciones y ventajas que maximicen la productividad, aumenten los resultados y resuelvan los problemas que contribuyen a la pérdida de tiempo útil y rentabilidad.

Asahi/America ha presentado recientemente el actuador eléctrico Serie 19 que contribuirá a salvar esa distancia para nuestros clientes y les ayudará a pasar al siguiente nivel de fiabilidad y éxito en la actuación.

La serie 19 cuenta con un diseño inteligente basado en firmware, un tamaño compacto y paquetes diseñados en fábrica, como la serie 19 y la serie Válvula de bola de control de caudal Tipo-21a SST. Nuestros usuarios pueden contar con un control preciso, fiable y repetible para sus aplicaciones.

¿Tienes una aplicación nueva que no sabes muy bien qué hacer a continuación? ¿Tienes una aplicación que ha estado rindiendo por debajo de lo esperado? Ponte en contacto con nosotros hoy mismo.

AVISO DEL EDITOR: Ten en cuenta que la información de este artículo sólo tiene fines educativos y no sustituye a ninguna información técnica ni especificación de producto de Asahi/America.
Consulta al departamento técnico de Asahi/America en el 1-800-343-3618 o en [email protected] sobre todas las aplicaciones de productos en lo que respecta a la selección de materiales en función de la presión, la temperatura, los factores medioambientales, los productos químicos, los medios, la aplicación, etc.