Los actuadores eléctricos y neumáticos se utilizan ampliamente para automatizar válvulas de bola y válvulas de mariposa . Elegir entre ellos no es simplemente una cuestión de decidir qué actuador es 'mejor'.
La elección correcta depende de cinco factores principales: la fuente de energía disponible, la posición a prueba de fallas requerida, la velocidad y frecuencia de operación, el método de control y el costo total de instalación. También se deben verificar el torque de la válvula y las condiciones reales del proceso antes de confirmar el tamaño y la configuración del actuador.
Actuadores eléctricos y neumáticos: comparación rápida
| de factor | Actuador neumático | ~!phoenix_varTXT11!~ |
| Fuente de energía | Electricidad | aire comprimido |
| Velocidad de funcionamiento | Generalmente más lento | Generalmente más rápido |
| Operación a prueba de fallas | Requiere un diseño dedicado a prueba de fallos | Se logra fácilmente con un diseño de retorno por resorte |
| Control de encendido/apagado | Control eléctrico directo | Comúnmente controlado por una válvula solenoide. |
| Control modulante | A menudo integrado en el actuador. | Generalmente requiere un posicionador |
| Ciclismo frecuente | Depende de la clasificación de servicio del actuador | Muy adecuado para operaciones frecuentes |
| Instalación | No se requieren tuberías de aire | Requiere suministro de aire y tubos. |
| Aplicación típica | Sitios o ubicaciones remotas sin aire comprimido | Aplicaciones de ciclo rápido y a prueba de fallos |
Esta tabla proporciona una comparación general. La selección final del actuador debe basarse en el par de la válvula, las condiciones del proceso y la función de control requerida.
Fuente de energía: ¿Hay aire comprimido disponible?
La fuente de energía disponible suele ser el primer factor a verificar.
Si una planta ya cuenta con un sistema estable de aire comprimido o de aire para instrumentos, un actuador neumático puede ser una opción conveniente, especialmente cuando varias válvulas automatizadas comparten el mismo suministro de aire.
Cuando no se dispone de aire comprimido, suele ser más fácil instalar un actuador eléctrico porque sólo requiere una fuente de alimentación y un cableado de control adecuados.
Esto hace que el accionamiento eléctrico sea atractivo para estaciones remotas, sistemas de tratamiento de agua, tuberías de servicios públicos, sistemas de riego y otras instalaciones sin aire de planta.
También importa el estado de los servicios públicos disponibles. Un suministro de aire inestable puede afectar el rendimiento del actuador neumático, mientras que un suministro eléctrico poco confiable puede requerir energía de respaldo o un actuador eléctrico exclusivo a prueba de fallas.
Requisito de seguridad contra fallas: ¿Qué debe hacer la válvula durante una falla?
Antes de seleccionar un actuador, determine qué debe hacer la válvula si se pierde energía eléctrica o aire comprimido.
Dependiendo del proceso, es posible que la válvula necesite:
Un actuador neumático con retorno por resorte es una solución común cuando se requiere una posición definida de falla de apertura o falla de cierre. El aire comprimido mueve el actuador en una dirección, mientras que los resortes internos devuelven la válvula a su posición segura predeterminada cuando se retira el suministro de aire.
Los actuadores eléctricos también pueden proporcionar un funcionamiento a prueba de fallos. Sin embargo, un actuador eléctrico estándar puede requerir un resorte mecánico, una batería, un supercondensador, un UPS u otro sistema de energía almacenada para mover la válvula después de un corte de energía.
La posición de falla requerida debe ser determinada por la evaluación de seguridad del proceso, no solo por la preferencia del actuador.
Por ejemplo, es posible que una válvula de suministro de combustible deba cerrarse automáticamente durante una falla, mientras que es posible que una válvula de agua de refrigeración deba permanecer abierta. La posición correcta depende de las consecuencias de perder el flujo o permitir que el flujo continúe.
Velocidad y frecuencia de funcionamiento
Los actuadores neumáticos normalmente se abren y cierran más rápido que los actuadores eléctricos de cuarto de vuelta convencionales. Se utilizan frecuentemente para conmutación de procesos, aislamiento de emergencia y aplicaciones con un gran número de ciclos operativos.
Los actuadores eléctricos son adecuados cuando la válvula opera con menos frecuencia o cuando el tiempo de carrera no es crítico.
Un movimiento más rápido no siempre es una ventaja. Cerrar una válvula demasiado rápido en una tubería de líquido puede crear un aumento de presión o un golpe de ariete. Si existe este riesgo, el tiempo de cierre debe evaluarse como parte de la selección de la válvula y el actuador.
La frecuencia de funcionamiento es especialmente importante para los actuadores eléctricos. El actuador debe tener una clasificación de servicio que coincida con el número requerido de arranques por hora y el tiempo de funcionamiento esperado.
Una válvula que funciona dos veces al día tiene requisitos de actuador muy diferentes a los de una que funciona cada pocos minutos.
¿Control de encendido/apagado o modulación?
Ambos tipos de actuadores se pueden utilizar para aplicaciones de encendido/apagado y de modulación.
Para una operación básica de apertura y cierre, los actuadores eléctricos pueden recibir comandos eléctricos directos. Los actuadores neumáticos comúnmente se operan a través de una válvula solenoide.
Se pueden agregar interruptores de límite o dispositivos de retroalimentación de posición a cualquiera de los sistemas cuando la sala de control necesita confirmación de que la válvula está completamente abierta o completamente cerrada.
Para modular el control, un actuador eléctrico puede incluir un módulo de control integrado que acepta señales como:
Un actuador neumático modulante normalmente utiliza un posicionador neumático o electroneumático para mover la válvula a posiciones intermedias.
Antes de seleccionar el actuador y los accesorios, confirme:
Precisión de posicionamiento requerida
Velocidad de respuesta
señal de control
señal de retroalimentación
Acción de pérdida de señal
Indicación de abierto y cerrado requerida
El tipo de válvula también importa. Una válvula destinada al servicio de estrangulación debe tener una característica de flujo adecuada y no debe seleccionarse basándose únicamente en el control del actuador.
Instalación, Mantenimiento y Costo Total
El precio de compra del actuador es sólo una parte del coste total.
Un actuador eléctrico no requiere un compresor de aire, tubería neumática o sistema de distribución de aire. Si aún no se dispone de aire comprimido, el accionamiento eléctrico puede simplificar la instalación y reducir los requisitos de equipos adicionales.
Un conjunto completo de válvula neumática puede incluir: Válvula solenoide, Regulador de filtro de aire, Caja de interruptor de límite, Posicionador neumático o electroneumático.
Cuando ya existe un sistema de aire de instrumentos confiable, estos componentes se pueden integrar de manera eficiente en múltiples válvulas automatizadas.
Los requisitos de mantenimiento también son diferentes. Los actuadores eléctricos requieren atención a los motores, cajas de engranajes, cableado, componentes eléctricos y protección del gabinete. Los sistemas neumáticos dependen de aire limpio y estable, sellos mantenidos adecuadamente y válvulas solenoides y accesorios confiables.
Por lo tanto, la comparación correcta es el coste total de instalación y del ciclo de vida, no simplemente el precio del actuador.
Una regla importante: verifique el torque de la válvula
Ya sea que el actuador sea eléctrico o neumático, su tamaño debe dimensionarse de acuerdo con el par de operación real de la válvula, no solo con el tamaño de la válvula.
El par puede cambiar debido a:
Un actuador de tamaño insuficiente puede no abrir o cerrar completamente la válvula. Un par excesivo del actuador aumenta el costo y puede generar una carga innecesaria en el vástago de la válvula, el soporte de montaje y el acoplamiento.
La selección del actuador debe utilizar los datos de torque del fabricante de la válvula junto con un factor de servicio apropiado para la aplicación real.
Guía de selección de válvulas de bola eléctricas o neumáticas
Las válvulas de bola eléctricas y neumáticas pueden utilizar una construcción similar de cuerpo de válvula, bola, vástago y asiento. La principal diferencia es el actuador y su sistema de control.
| Requisito de solicitud | Considere primero |
| No hay aire comprimido disponible | válvula de bola eléctrica |
| Apertura y cierre rápidos | válvula de bola neumática |
| Ciclismo frecuente | válvula de bola neumática |
| Acción simple de apertura o cierre fallido | Válvula de bola neumática con retorno por resorte |
| Instalación remota con energía eléctrica. | válvula de bola eléctrica |
| Sistema de aire de instrumentos de planta existente | válvula de bola neumática |
| Control modulante | Cualquiera de los tipos, dependiendo de los requisitos de control. |
Por ejemplo, una tubería de agua exterior que funciona sólo unas pocas veces al día y no tiene aire de instrumentación puede ser adecuada para una válvula de bola eléctrica..
Una válvula de aislamiento de proceso que realiza ciclos frecuentes y debe cerrarse automáticamente después de una pérdida de aire o de control eléctrico puede ser más adecuada para una con retorno por resorte. válvula de bola neumática .
Estos son sólo puntos de partida. Aún se deben verificar los requisitos de seguridad del proceso y del torque de la válvula.
Los mismos principios se aplican a las válvulas de mariposa. Las válvulas de mariposa eléctricas se seleccionan comúnmente cuando el control eléctrico está disponible, mientras que las válvulas de mariposa neumáticas son útiles para una operación rápida o frecuente. En ambos casos, el tamaño del actuador debe basarse en el par real de la válvula de mariposa.
Nota de selección de SLVCN
El tamaño de la válvula por sí solo no es suficiente para seleccionar un actuador.
Antes de confirmar la configuración de una válvula y un actuador, el equipo de ingeniería de SLVCN revisa:
Tipo y tamaño de válvula
Medio de proceso
Presión y temperatura de trabajo
Presión diferencial máxima
Par de funcionamiento de la válvula
Voltaje disponible o presión de aire
Velocidad de funcionamiento requerida
Frecuencia de funcionamiento
Requisito de falla de apertura, falla de cierre o falla en el lugar
Control de encendido/apagado o modulación.
Señales de control y retroalimentación requeridas
Entorno de instalación
Para sistemas neumáticos, SLVCN también puede seleccionar accesorios como válvulas solenoides, cajas de interruptores de límite, posicionadores y reguladores de filtro de aire de acuerdo con la función de control requerida.
Los actuadores de válvulas eléctricos y neumáticos pueden proporcionar una automatización confiable para válvulas de bola y válvulas de mariposa industriales.
Los actuadores eléctricos son una opción práctica para instalaciones remotas y ubicaciones sin aire comprimido. Los actuadores neumáticos son ideales para operaciones rápidas, ciclos frecuentes y aplicaciones que requieren una función sencilla a prueba de fallas con retorno por resorte.
La elección final debe considerar la fuente de energía disponible, la posición de falla requerida, la frecuencia de operación, el método de control, el torque de la válvula y el costo total del ciclo de vida.
Si no está seguro de qué actuador es adecuado, envíe a SLVCN el tamaño de la válvula, la presión, la temperatura, el medio de proceso, la fuente de alimentación disponible y la posición de falla requerida. Nuestro equipo de ingeniería revisará la aplicación y recomendará una configuración adecuada de válvula, actuador y accesorios.
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