Hace unos años, un cliente del Sudeste Asiático se puso en contacto con nosotros sobre un proyecto de automatización de válvulas para una instalación de tratamiento de agua.
Las válvulas ya habían sido compradas. El sistema de control estaba listo. El cronograma de instalación había sido finalizado.
Todo parecía encaminarse hasta que surgió una pregunta:
"¿Qué actuador neumático de 90 grados deberíamos utilizar?"
A primera vista, la respuesta parecía sencilla. El proyecto utilizó varias válvulas de mariposa de 8 pulgadas y varias válvulas de bola. El cliente asumió que seleccionar un actuador era simplemente una cuestión de hacer coincidir el tamaño de la válvula.
Sin embargo, unas semanas más tarde, algunas válvulas tenían dificultades para alcanzar su posición completamente cerrada durante las pruebas.
El problema no era la calidad del actuador.
El problema era la selección del actuador.
Este es uno de los errores más comunes que vemos en el campo. Muchos compradores se centran en el tamaño de la válvula cuando deberían centrarse en el par de la válvula, las condiciones de funcionamiento y los márgenes de seguridad.
En WUXI XINMING AUTO-CONTROL VALVES INDUSTRY CO., LTD., ayudamos a los clientes a automatizar válvulas todos los días y una lección sigue siendo constante:
La mejor selección de actuadores comienza con la comprensión de la aplicación, no del catálogo.
Por qué el tamaño de la válvula por sí solo no cuenta toda la historia
Uno de los mayores conceptos erróneos en la automatización de válvulas es que las válvulas más grandes siempre requieren actuadores más grandes.
En realidad, dos válvulas del mismo tamaño pueden tener requisitos de par completamente diferentes.
Recuerdo un proyecto que involucraba dos válvulas de 10 pulgadas.
Una era una válvula de mariposa-de asiento blando utilizada en un sistema de agua limpia.
La otra era una válvula de bola-con asiento metálico que funcionaba en condiciones de mayor presión.
Aunque ambas válvulas compartían el mismo tamaño nominal, la válvula de bola requería un par de funcionamiento significativamente mayor.
Si hubiésemos seleccionado los actuadores basándonos únicamente en el diámetro de la válvula, una de las válvulas habría tenido un tamaño muy insuficiente.
Paso 1: determinar el torque de la válvula
Antes de seleccionar cualquier actuador neumático de 90 grados, la primera tarea es identificar el par requerido de la válvula.
Los fabricantes suelen ofrecer:
- Par de arranque
- Par de marcha
- Torque de asiento
- Torque de desarmado
Entre estos valores, el par de arranque a menudo merece especial atención porque frecuentemente es el punto de par más alto durante la operación.
En el proyecto de una planta química, los depósitos acumulados dentro de la válvula aumentaron el par de arranque con el tiempo. El tamaño original del actuador dejaba poco margen de seguridad y, después de varios años, las válvulas se volvieron difíciles de operar.
Un actuador seleccionado correctamente debería tener en cuenta estos cambios del mundo-real.
Paso 2: Comprenda la diferencia entre válvulas de bola y válvulas de mariposa
Aunque ambos utilizan el movimiento de un cuarto-de vuelta, se comportan de manera diferente.
Válvulas de bola
Las válvulas de bola generalmente requieren:
- Mayor par de arranque
- Fuerte fuerza de sellado
- Mayor reserva de par
La presión del proceso puede influir significativamente en el par de funcionamiento.
En aplicaciones de alta-presión, el tamaño del actuador adquiere especial importancia.
Válvulas de mariposa
Las válvulas de mariposa suelen requerir:
- Par de funcionamiento más bajo
- Respuesta más rápida
- Menos salida del actuador para tamaños similares
Sin embargo, las válvulas de mariposa más grandes aún pueden requerir un torque sustancial, particularmente en sistemas de alto-flujo.
Nunca asuma que una válvula de mariposa necesita automáticamente un actuador pequeño.
Paso 3: considere la presión de funcionamiento
Una lección que hemos aprendido de años de apoyo en el campo es que la presión operativa a menudo lo cambia todo.
Una válvula probada en un taller puede funcionar perfectamente.
La misma válvula instalada en una línea de proceso activa puede comportarse de manera muy diferente.
Recuerdo estar junto a un oleoducto recién puesto en servicio mientras los operadores probaban válvulas automatizadas por primera vez.
Bajo la presión real del sistema, varias válvulas requirieron notablemente más fuerza para moverse que durante las pruebas de fábrica.
Afortunadamente, se incluyeron márgenes de tamaño de actuador adecuados.
Sin esa capacidad adicional, el proyecto podría haber enfrentado problemas operativos inmediatos.
Paso 4: aplique un factor de seguridad
Los ingenieros experimentados rara vez dimensionan los actuadores utilizando valores de par exactos.
En cambio, aplican factores de seguridad para compensar:
- Desgaste de válvulas
- Cambios de proceso
- La fricción aumenta
- Tolerancias de fabricación
- Condiciones de funcionamiento futuras
Una pequeña inversión en capacidad de torsión adicional hoy puede evitar costosas soluciones de problemas en el futuro.
Esto es particularmente importante para válvulas que funcionan continuamente o son de difícil acceso para mantenimiento.
Paso 5: decidir entre acción simple y doble acción
Una de las primeras preguntas que hacemos a los clientes es:
"¿Qué pasa si falla el suministro de aire?"
La respuesta suele determinar el tipo de actuador.
Simple efecto (retorno por resorte)
Adecuado cuando se requiere una operación-a prueba de fallos.
Las aplicaciones típicas incluyen:
- Sistemas de parada de emergencia
- Válvulas de seguridad
- Control de procesos críticos
Si se pierde presión de aire, el resorte impulsa automáticamente la válvula a su posición predeterminada.
Doble efecto
Ideal cuando:
- Se necesita el par máximo
- El suministro de aire es estable
- No se requiere la función de seguridad-fallada
Los actuadores de doble efecto suelen proporcionar un par más alto en un paquete más compacto.
Paso 6: evaluar las condiciones ambientales
El entorno de instalación afecta la selección del actuador más de lo que muchos compradores creen.
Hace unos años, suministramos actuadores para dos instalaciones independientes.
Uno estaba ubicado en el interior de una planta de fabricación limpia.
El otro se encontraba a menos de un kilómetro de la costa.
Aunque las especificaciones de las válvulas eran casi idénticas, los materiales del actuador eran completamente diferentes.
El proyecto costero requería una mayor resistencia a la corrosión debido a la exposición constante a la sal.
Las condiciones ambientales siempre deben ser parte del proceso de selección.
Paso 7: verificar la compatibilidad del montaje
Nada ralentiza más la instalación que descubrir problemas de montaje en el sitio.
Antes de comprar, confirme:
- Normas de montaje ISO 5211
- Dimensiones del vástago de la válvula
- Compatibilidad del eje de transmisión
- Requisitos de montaje de accesorios
Hemos visto proyectos retrasados simplemente porque la interfaz del actuador y la válvula no se verificaron adecuadamente de antemano.
Unos pocos minutos de verificación pueden ahorrarle días de frustración más adelante.
Una verdadera lección del campo
Un proyecto aún permanece en mi memoria.
El cliente había comprado actuadores de múltiples proveedores basándose principalmente en el precio.
Durante la puesta en servicio, algunas válvulas funcionaron bien.
Otros operaron de manera inconsistente.
Cuando revisamos el proyecto, descubrimos que se habían utilizado diferentes métodos de cálculo de par en todo el sistema.
Algunos actuadores tenían generosos márgenes de seguridad.
Otros casi no tenían ninguno.
El resultado fue una red de válvulas con una confiabilidad inconsistente.
Finalmente, el cliente estandarizó el tamaño de los actuadores en toda la instalación.
El mantenimiento se volvió más fácil, el inventario de repuestos se simplificó y el rendimiento operativo mejoró.
Esa experiencia reforzó una lección importante:
La selección de actuadores no se trata sólo de comprar un producto. Se trata de garantizar la confiabilidad del sistema-a largo plazo.
Pensamientos finales
Seleccionar un actuador neumático de 90 grados para válvulas de bola y válvulas de mariposa implica mucho más que igualar el tamaño de la válvula.
Los mejores resultados provienen de la comprensión:
- Requisitos de par de válvula
- Presión de funcionamiento
- Márgenes de seguridad
- Condiciones ambientales
- Requisitos-a prueba de fallos
- Compatibilidad de montaje
En WUXI XINMING AUTO-CONTROL VALVES INDUSTRY CO., LTD., hemos descubierto que los clientes que invierten tiempo en la selección adecuada del actuador casi siempre experimentan menos problemas operativos y menores costos de ciclo de vida.
Es posible que un actuador seleccionado correctamente nunca llame la atención una vez que el sistema esté en funcionamiento.
Pero años más tarde, cuando la válvula continúa abriéndose y cerrándose de manera confiable todos los días, ese cuidadoso proceso de selección demuestra su valor.
