Tipos De Valvulas Parte 8

ACTUADOR
Parte integrante de todos los cuadros de control automático, produce la fuerza motriz requerida para ubicar el elemento de control final. Dado que la estabilidad y funcionamiento del cuadro se basan en funcionamiento satisfactorio del actuador, éste debe poder controlar las muchas y variables fuerzas estáticas y dinámicas creadas por la válvula.
Hay cuatro tipos básicos de actuadores para control de estrangulación disponibles para los muchos estilos de válvulas: resorte y diafragma, pistón neumático, motor eléctrico, hidráulico o electrohidráulico.
 
POSICIONADOR
Es un dispositivo semejante a un controlador proporcional y su función es comparar la señal de salida del controlador con la posición del vástago de la válvula.
Si el vástago no está en la posición indicada por el controlador, con el posicionador se añade o elimina aire del actuador de la válvula hasta que se logra la posición correcta.
El posicionador tiende a eliminar o al menos minimizar los efectos de:
•  Retardo en los actuadores de gran capacidad.
•  Fricción del vástago debido a la empaquetadura.
•  Fricción debida a fluidos viscosos o pegajosos.
•  Cambios en la presión en la línea de procesos donde está instalada la válvula.
Se recomienda el uso del posicionador cuando la respuesta del conjunto válvula-posicionador es mucho más rápida que el proceso mismo.
Otras ventajas que presenta el posicionador son:
•  Se reduce la histéresis y mejora la linealidad.
•  El piloto amplificador puede trabajar a presiones mayores que el de señal, o sea para m1 variando entre 3 a 15 psi, m2 variará entre 3 a 60 psi. Esto permite trabajar con fuerzas estáticas de fricción mucho mayores.
•  Permite discriminar mayor cantidad de posiciones del vástago, incrementando su número de 50 a 200 aproximadamente.
•  Finalmente y como aplicación importante permite trabajar en rango partido o sea m1 de 3 a 15 psi y ajustando m2 de la válvula pequeña para plena carrera entre 3 a 15 cuando m1 varía entre 3 a 9 psi (parte baja) y m2 de la válvula grande para plena carrera entre 3 a 15 psi cuando m 1 varía entre 9 a 15 psi (parte alta).

PRINCIPALES TIPOS DE ACTUADORES
ACTUADOR A DIAGRAMA Y RESORTE
Es el más empleado, la señal neumática desarrolla una fuerza sobre la superficie del diafragma, a dicha fuerza se le opone otra proveniente de un resorte, la ecuación de equilibrio está dada por:

donde:
•  m1 = señal de entrada medida en psi.
•  mo = 3 psi cuando x = 0.
•  A = área del diafragma.
Este juego de fuerzas es el principal, pero no el único, ya que a partir del mismo se desencadenan otras fuerzas que deben ser tenidas en cuenta, tales como:
Fuerzas de inercia:
El vástago y elementos solidarios a él (plato en un extremo y obturador en el otro) constituye una masa, la que en combinación con el resorte conformar un sistema dinámico de 2º orden, esto es el juego y traspaso alternativo de energía de la masa en movimiento al resorte, la compresión del mismo (o elongación) y la devolución de esa fuerza acumulada a la masa y así sucesivamente provocando oscilaciones.
La frecuencia natural de esas oscilaciones, en ciclos/seg, está dada por la siguiente ecuación:

donde:
•  k = Cte. del resorte.
•  M = masa.
Lo deseable es que Fn > 25 ciclos/segundos
El amortiguamiento se logra con el ajuste adecuado de la empaquetadura.
Fuerzas estáticas de fricción:
 
Se manifiestan entre dos superficies adyacentes, para nuestro caso la empaquetadura y el vástago. El sobreajuste del sistema de empaquetadura provoca histéresis.
Fuerzas dinámicas:
Se ponen de manifiesto al pasar el fluido por el espacio existente en ese momento entre el obturador y el asiento, que según sea el caso tiende a abrir o a cerrar la válvula. 

ACTUADOR A PISTÓN
Igualmente útil para contrarrestar elevadas fuerzas de empuje, consiste en:
Si m 1 aumenta, el fuelle se mueve hacia la derecha y empuja el vástago piloto hacia arriba, lo que permite que entre aire a la parte superior del cilindro y que la parte inferior se conecte a la atmósfera. Ello hace que el vástago de fuerza baje, lo que lleva que el sistema de palanca solidario a él se oponga al resorte mediante un mayor despliegue del fuelle, llegando a una nueva posición de equilibrio.

ACTUADOR ELÉCTRICO
Como su nombre lo indica, el desplazamiento (o rotación) del vástago se realiza mediante un motor que puede ser neumático o eléctrico.
 
ACTUADORES HIDRÁULICOS Y ELECTROHIDRÁULICOS
Similar al anterior, aquí la parte de señal es neumática que controla a la parte de fuerza que es hidráulica (cilindro-pistón), por lo que se necesita de una bomba que provea aceite a presión con una cañería de suministro y otra de retorno.
Los actuadores electrohidráulicos tienen un motor y una bomba para enviar líquido a alta presión a un pistón que produce la fuerza de salida, es excelente para servicio de estrangulación por su elevada rigidez (resistencia al cambio en las fuerzas en el cuerpo de la válvula) y su compatibilidad con las señales analógicas.
Los actuadores hidráulicos, aunque en esencia son lo mismo que los electrohidráulicos, difieren en que reciben la potencia desde una unidad externa de bombeo.