Durante la producción normal, una válvula neumática puede abrirse y cerrarse cientos o incluso miles de veces sin llamar mucho la atención. La pregunta más importante es qué sucede cuando falla el sistema de control o suministro de aire.
Un compresor de aire puede apagarse, los tubos neumáticos pueden romperse o tener fugas, o una válvula solenoide puede perder energía eléctrica. Cuando esto sucede, ¿la válvula debe cerrarse, abrirse o permanecer en su última posición?
Un paquete de válvulas neumáticas correctamente especificado debe tener una respuesta definida a la condición de falla relevante.
Dos términos comunes utilizados para describir la acción de la válvula neumática son:
Aire para abrir (ATO)
Aire para cerrar (ATC)
Estos términos están estrechamente relacionados con Fallo de cierre (FC) y Fallo de apertura (FO) , pero no significan exactamente lo mismo. Comprender la diferencia facilita mucho la selección de la válvula neumática.
Parte 1: Respuesta rápida: Aire para abrir versus Aire para cerrar
Para un actuador neumático típico con retorno por resorte :
| Configuración | Cuando se aplica aire | Cuando se pierde aire | Posición típica de falla |
| Aire para abrir (ATO) | La válvula se abre | El resorte cierra la válvula. | Cierre fallido (FC) |
| Aire para cerrar (ATC) | La válvula se cierra | El resorte abre la válvula. | Fallo de apertura (FO) |
La forma más sencilla de recordarlo es:
Air-to-Open: el aire abre la válvula; la pérdida de aire lo cierra.
Air-to-Close: el aire cierra la válvula; la pérdida de aire lo abre.
Esta relación se aplica a una disposición convencional de retorno por resorte. La acción de falla real aún debe confirmarse de acuerdo con la configuración del actuador, la disposición de montaje de la válvula y el sistema de control.
Parte 2: ¿Qué es una válvula neumática de aire para abrir?
Una válvula neumática de aire para abrir (ATO) utiliza aire comprimido para mover la válvula hacia la posición abierta.
En una disposición típica de retorno por resorte:
Aire aplicado → La válvula se abre. Aire perdido → El resorte cierra la válvula.
El aire comprimido actúa contra la fuerza del resorte interno para abrir la válvula. Cuando se pierde aire, el resorte devuelve el actuador y mueve la válvula a la posición cerrada.
Por esta razón, el aire para abrir se asocia comúnmente con el cierre fallido..
Ejemplo: acción de cierre fallido de una válvula de mariposa neumática
¿Cuándo se utiliza el cierre fallido?
Se puede seleccionar cierre por falla cuando el flujo continuo después de una falla crea un riesgo mayor que detener el flujo..
Las aplicaciones típicas pueden incluir:
Aislamiento de combustible o gas combustible
Dosificación química
Medios tóxicos o peligrosos
Aislamiento de vapor
Líneas de parada de emergencia
Considere una línea de suministro de combustible. Si se pierde el aire de los instrumentos o la potencia de control, permitir que el combustible continúe fluyendo puede aumentar la gravedad del incidente. Por lo tanto, se puede configurar un actuador de retorno por resorte para cerrar la válvula de aislamiento automáticamente.
Sin embargo, esto no significa que todas las válvulas que manejan un medio peligroso deban cerrarse automáticamente en caso de falla. La posición de falla correcta depende de la función de la válvula y de qué posición crea la condición más segura para todo el proceso.
Parte 3: ¿Qué es una válvula neumática de aire para cerrar?
Una válvula neumática de aire para cerrar (ATC) funciona en la dirección opuesta.
En una disposición típica de retorno por resorte: Se aplica aire → La válvula se cierra. Se pierde aire → El resorte abre la válvula.
El aire comprimido mueve la válvula hacia la posición cerrada. Cuando se retira el suministro de aire, el resorte devuelve la válvula a la posición abierta.
Por esta razón, el aire para cerrar se asocia comúnmente con el fallo de apertura..
Ejemplo: acción de falla de apertura de una válvula de mariposa neumática
¿Por qué una válvula tendría que fallar al abrirse?
Abrir una válvula cuando se pierde aire puede parecer inicialmente inseguro. Sin embargo, en algunos procesos, mantener el flujo es más seguro que detenerlo..
El agua de refrigeración es un ejemplo común. Un reactor, compresor u otro equipo de proceso puede requerir enfriamiento continuo. Si la válvula de agua de refrigeración se cierra porque se pierde aire del instrumento, el aumento de temperatura resultante podría dañar el equipo o crear un riesgo de proceso más grave.
Por lo tanto, se puede considerar la acción de apertura fallida para:
Sistemas de agua de refrigeración
Circuitos de refrigeración de equipos
Líneas de circulación seleccionadas
Ciertas aplicaciones de ventilación
Algunas tareas de derivación o ventilación
Estos son ejemplos más que reglas universales. La posición de falla requerida siempre debe determinarse de acuerdo con el proceso real y los requisitos de seguridad.
Parte 4: La apertura por aire y el cierre por falla están relacionados, pero no son idénticos
Aire para abrir y Aire para cerrar describen qué presión neumática hace que haga la válvula..
Fail-Open y Fail-Close describen la posición requerida de la válvula después de un fallo definido.
Una falla definida puede implicar una pérdida de aire de instrumentos, energía eléctrica o señal de control, así como una falla de la válvula solenoide.
Por lo tanto, en un paquete completo de válvulas neumáticas, la acción final ante el fallo depende no sólo de la válvula y el actuador, sino también de la válvula solenoide y el dispositivo de control.
Para un sistema convencional de retorno por resorte:
ATO → típicamente FC
ATC → típicamente FO
La acción de falla requerida siempre debe confirmarse cuando se selecciona el paquete completo de válvulas.
Parte 5: Actuadores neumáticos con retorno por resorte versus actuadores neumáticos de doble acción
Un actuador de retorno por resorte , también llamado actuador neumático de simple efecto , utiliza aire comprimido en una dirección y fuerza del resorte en la otra.
Debido a que el resorte almacena energía mecánica, puede mover la válvula a una posición predeterminada cuando se pierde aire. Dependiendo de la configuración, un actuador con retorno por resorte se puede diseñar para:
Cierre fallido
Fallo de apertura
Un actuador neumático de doble efecto utiliza aire comprimido tanto para abrir como para cerrar. Debido a que un actuador estándar de doble acción normalmente no tiene resorte de retorno, la pérdida total de aire no impulsa automáticamente la válvula a una posición abierta o cerrada predeterminada.
Si un proyecto requiere una posición de emergencia definida, el actuador y el sistema de control neumático deben seleccionarse en consecuencia.
¿Quieres ver la diferencia visualmente? Mire nuestro vídeo: Actuadores neumáticos de simple efecto versus doble efecto.
Parte 6: El cierre fallido no significa cero fugas
Otro malentendido común es que una válvula de cierre fallido debe proporcionar cero fugas.
Estos son dos requisitos diferentes.
Fail-Close describe la posición a la que el actuador mueve la válvula después de un fallo definido. No define qué tan herméticamente sella la válvula una vez que alcanza la posición cerrada.
El rendimiento de cierre real depende del diseño de la válvula y del asiento, del material del asiento, de la presión diferencial, de la temperatura de funcionamiento, del estado del asiento y del par disponible del actuador.
Por lo tanto, la posición de falla requerida y el rendimiento de cierre deben considerarse por separado al seleccionar una válvula.
Parte 7: ¿Cómo se elige la apertura o el cierre fallidos?
La selección puede comenzar con una simple pregunta:
Si la válvula pierde aire o control, ¿qué posición crea la condición más segura para el proceso?
Si el flujo continuo crea un mayor riesgo, el cierre fallido puede ser apropiado.
Si el flujo interrumpido crea un riesgo mayor, la apertura fallida puede ser apropiada.
Por ejemplo:
Aislamiento de combustible → a menudo falla-cierre
El flujo continuo de combustible puede aumentar el peligro después de una falla del sistema.
Suministro de agua de refrigeración → puede estar abierto en caso de fallo
Detener el flujo de enfriamiento podría provocar el sobrecalentamiento del equipo.
Los ingenieros también deben considerar el medio del proceso, la presión, la temperatura, la presión diferencial, la filosofía de parada de emergencia, la velocidad de operación requerida y las consecuencias del flujo continuo e interrumpido.
No existe una posición fallida que sea universalmente más segura.
La posición de falla correcta es aquella que crea la condición de proceso más segura durante la falla definida.
¿Necesita ayuda para seleccionar la válvula neumática adecuada?
Seleccionar una válvula neumática no tiene por qué ser complicado.
Si no está seguro de si su aplicación requiere operación de aire para abrir, aire para cerrar, falla de apertura o falla de cierre, proporciónenos sus condiciones operativas básicas:
Medio de proceso
Tipo y tamaño de válvula
Presión de trabajo
Temperatura de funcionamiento
Presión de aire disponible
Posición de falla requerida, si se conoce
Si alguna información no está disponible, también está bien.
Los ingenieros de SLVCN pueden revisar sus condiciones operativas y ayudar a recomendar una configuración adecuada de válvula, actuador y accesorios.
Suministramos válvulas de bola neumáticas, , válvulas de mariposa neumáticas y paquetes de actuadores neumáticos para una amplia gama de aplicaciones industriales.
Aire para abrir y Aire para cerrar describen la dirección en la que la presión neumática mueve una válvula.
Para un actuador neumático convencional con retorno por resorte:
Aire para abrir → normalmente cierre fallido
Aire para cerrar → típicamente falla de apertura
La posición de falla correcta depende de qué posición de la válvula crea la condición más segura si se pierde aire o control.
Si no está seguro de qué configuración es adecuada para su aplicación, envíenos su medio, tamaño de válvula, presión, temperatura y presión de aire disponible. Nuestros ingenieros pueden ayudarle a seleccionar una configuración adecuada de válvula neumática y actuador.
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