Guía para elegir entre actuadores de válvula de cuarto de vuelta y multivuelta

Imagine un escenario en el que una tubería de petróleo necesita un cierre inmediato durante una emergencia, o donde un reactor químico de precisión requiere un ajuste lento y meticuloso del flujo de material. Estas operaciones críticas dependen de los actuadores, los caballos de batalla de los sistemas de control automatizados que convierten las señales de control en movimiento mecánico para operar válvulas y otros mecanismos.

Entre los diversos tipos de actuadores, los actuadores de cuarto de vuelta (angulares) y de vueltas múltiples representan dos diseños fundamentales con distintas características, funciones y aplicaciones. Este artículo examina sus propiedades técnicas, principios operativos y criterios de selección para ayudar a los profesionales a elegir las soluciones adecuadas.

Los actuadores de cuarto de vuelta, como su nombre indica, proporcionan un movimiento rotacional limitado a 90 grados (un cuarto de vuelta). Estos dispositivos sobresalen en aplicaciones que requieren una operación rápida o control proporcional, lo que los hace ideales para válvulas de apertura/cierre rápido o regulación precisa del flujo.

• Operación rápida: Capaces de completar el recorrido completo en segundos, estos actuadores mejoran la eficiencia del proceso, minimizan la pérdida de material y garantizan la seguridad durante las emergencias.
• Rotación limitada: El rango operativo de 90 grados simplifica el diseño mecánico y los requisitos de control.
• Construcción simplificada: En comparación con las variantes de vueltas múltiples, los actuadores de cuarto de vuelta presentan mecanismos más sencillos, lo que reduce los costos de fabricación y simplifica el mantenimiento.
• Alto par de arranque: Estos actuadores generan suficiente par de arranque para superar la resistencia inicial en válvulas o mecanismos.

Los actuadores de cuarto de vuelta emplean tres tecnologías de accionamiento principales:

• Neumático: Utilizando aire comprimido, estos actuadores convierten el movimiento lineal del pistón en rotación a través de mecanismos de enlace. Ofrecen simplicidad y rentabilidad, pero dependen de una presión de suministro de aire constante.
• Eléctrico: Las unidades accionadas por motor emplean una reducción de engranajes para transformar una entrada de alta velocidad y bajo par en una salida rotacional controlada. Proporcionan una precisión superior y capacidades de operación remota con mayor complejidad y costo.
• Hidráulico: Utilizando fluido presurizado, estos actuadores ofrecen un par excepcional en paquetes compactos, adecuados para aplicaciones exigentes, aunque requieren un mantenimiento más complejo.

• Operación de válvulas de bola, mariposa y macho en industrias de proceso
• Control de compuertas en sistemas de climatización y ventilación
• Regulación de flujo en plantas de procesamiento químico
• Sistemas de control automatizados para procesos de fabricación

Los actuadores de vueltas múltiples completan múltiples rotaciones completas para operar válvulas o mecanismos, ofreciendo rangos de recorrido extendidos y una precisión de posicionamiento superior para aplicaciones que requieren un ajuste fino.

• Capacidad de rotación extendida: Múltiples vueltas completas permiten un control preciso sobre mecanismos de carrera larga.
• Precisión de posicionamiento mejorada: Una resolución de control superior admite una regulación exacta del flujo, la presión o la temperatura.
• Operación más lenta: El requisito de vueltas múltiples resulta en tiempos de actuación más largos en comparación con los modelos de cuarto de vuelta.
• Construcción compleja: Los mecanismos más sofisticados aumentan la complejidad de fabricación y los requisitos de mantenimiento.

Los actuadores de vueltas múltiples utilizan principalmente dos sistemas de accionamiento:

• Eléctrico: Las unidades accionadas por motor con reducción de engranajes y retroalimentación de posición proporcionan un posicionamiento preciso de vueltas múltiples, integrando comúnmente sensores de posición para el control de bucle cerrado.
• Hidráulico: Las versiones accionadas por fluido ofrecen una alta salida de par con monitoreo de posición, adecuadas para aplicaciones de servicio pesado.

• Operación de válvulas de compuerta y globo en instalaciones de tratamiento de agua
• Válvulas de control de precisión en tuberías de petróleo y gas
• Sistemas de control de procesos industriales que requieren una regulación exacta del flujo
• Sistemas de control de plantas de generación de energía

• Requisitos operativos: Evalúe las necesidades de velocidad, precisión y rango de recorrido. El cuarto de vuelta se adapta a la operación rápida, mientras que la vuelta múltiple permite un ajuste preciso.
• Compatibilidad de válvulas: Haga coincidir el tipo de actuador con el diseño de la válvula: cuarto de vuelta para válvulas de bola/mariposa, vuelta múltiple para válvulas de compuerta/globo.
• Condiciones ambientales: Considere las temperaturas extremas, las áreas peligrosas o las atmósferas corrosivas al seleccionar materiales y diseños.
• Factores del ciclo de vida: Evalúe las necesidades de mantenimiento y la vida útil esperada en relación con la criticidad de la aplicación.
• Factores económicos: Equilibre los requisitos de rendimiento con las limitaciones presupuestarias, considerando el costo total de propiedad.

Los actuadores de cuarto de vuelta y de vueltas múltiples sirven para propósitos distintos en la automatización industrial. El primero sobresale en aplicaciones de rotación limitada y rápida, mientras que el segundo proporciona una capacidad de posicionamiento precisa de vueltas múltiples. La selección adecuada requiere un análisis exhaustivo de los requisitos técnicos, las condiciones operativas y los factores económicos para garantizar un rendimiento y una fiabilidad óptimos del sistema.