Válvula actuadora pneumática: principios de funcionamento, tipos

Nos sistemas de automatización industrial, oVálvula actuadora pneumáticaé un compoñente esencial para o control de fluídos, que ofrece eficiencia, fiabilidade e seguridade en sectores como o petróleo e o gas, o procesamento químico, a xeración de enerxía e o tratamento de augas. Esta guía detallada analiza os fundamentos das válvulas de actuador pneumático, axudando aos profesionais e aos compradores a comprender rapidamente a información crítica.

Que son as válvulas actuadoras neumáticas?

Válvulas actuadoras pneumáticas, a miúdo chamadas simplemente válvulas pneumáticas, son dispositivos automatizados de regulación de fluídos alimentados por aire comprimido. Empregan un actuador pneumático para abrir, pechar ou modular o funcionamento da válvula, o que permite un control preciso do fluxo, a presión e a temperatura dos gases, líquidos e vapor nas tubaxes. En comparación coas válvulas tradicionais, unha válvula de actuador pneumático proporciona tempos de resposta máis rápidos, un funcionamento sen esforzo e capacidades de control remoto, o que as fai ideais para ambientes hostiles, uso de alta frecuencia e sistemas automatizados que requiren unha intervención humana mínima.

Como funcionan as válvulas actuadoras neumáticas

As válvulas actuadoras neumáticas funcionan segundo o principio de "presión de aire que impulsa a acción mecánica". O proceso implica tres pasos clave:

1. Recepción de sinal:Un sistema de control (por exemplo, un PLC ou un DCS) envía un sinal pneumático (normalmente de 0,2 a 1,0 MPa) a través das liñas de aire ao actuador.
2. Conversión de potencia:O pistón ou diafragma do actuador converte a enerxía do aire comprimido en forza mecánica.
3. Funcionamento da válvula:Esta forza impulsa o núcleo da válvula (por exemplo, a bóla, o disco ou a comporta) para que xire ou se mova linealmente, axustando o fluxo ou pechando o medio.
   Moitas válvulas de actuador neumático inclúen mecanismos de retorno por resorte que restablecen automaticamente a válvula a unha posición segura (completamente aberta ou pechada) durante un fallo do subministro de aire, o que mellora a seguridade do sistema.

Principais compoñentes das válvulas actuadoras pneumáticas

Válvulas actuadoras pneumáticasconsta de tres compoñentes principais que traballan conxuntamente para garantir un control eficiente dos fluídos.

Actuador pneumático

O actuador é a fonte de enerxía da válvula actuadora neumática, transformando a presión do aire en movemento mecánico. Os tipos comúns inclúen:

• Actuadores de pistón:Emprega un deseño de cilindro-pistón para unha saída de alto par, axeitado para aplicacións de gran diámetro e alta presión. Dispoñible en modelos de dobre acción (accionados por aire en ambas direccións) ou de simple acción (retorno por resorte).

• Actuadores de diafragma:Presentan un diafragma de goma para unha construción sinxela e resistencia á corrosión, ideal para válvulas de baixa a media presión e pequeno tamaño.

• Scotch e Yoke:Os actuadores neumáticos ofrecen unha rotación precisa de 90 graos, o que os converte nunha solución de accionamento ideal para un control rápido de acendido/apagado ou de dosificación regulada en válvulas de bola, bolboreta e macho.

• Piñón e cremalleira:Impulsados ​​por pistóns duplos, estes actuadores neumáticos ofrécense en configuracións de dobre efecto e simple efecto (retorno por resorte). Proporcionan unha forza fiable para operar válvulas de control lineais e rotatorias.

Os parámetros clave inclúen o par de saída, a velocidade de funcionamento e o rango de presión, que deben coincidir coas especificacións da válvula e as necesidades operativas.

Corpo da válvula

A válvula interactúa directamente co medio e regula o seu fluxo. As pezas críticas inclúen:

• Corpo da válvula:A carcasa principal que soporta a presión e contén o medio; os materiais (por exemplo, aceiro ao carbono, aceiro inoxidable) escóllense en función das propiedades do fluído.
• Núcleo e asento da válvula:Estes compoñentes traballan conxuntamente para axustar o fluxo cambiando a separación entre eles, o que require alta precisión, resistencia ao desgaste e tolerancia á corrosión.
• Talo:Conecta o actuador ao núcleo da válvula, transmitindo a forza mantendo a rixidez e os selos estancos.

Accesorios neumáticos

Os accesorios melloran a precisión do control e a estabilidade operativa das válvulas actuadoras neumáticas:

• Posicionador:Converte sinais eléctricos (por exemplo, de 4 a 20 mA) en sinais de presión de aire precisos para un posicionamento exacto da válvula.
• Regulador de filtro:Elimina as impurezas e a humidade do aire comprimido á vez que estabiliza a presión.
• Válvula solenoide:Permite o control remoto de acendido/apagado mediante sinais eléctricos.
• Interruptor de límite:Ofrece información sobre a posición da válvula para a monitorización do sistema.
• Amplificador de aire:Impulsa os sinais de aire para acelerar a resposta do actuador en válvulas grandes.

Clasificación das válvulas de actuador pneumático

Válvulas actuadoras pneumáticasclasifícanse por deseño, función e aplicación:

Válvulas de bola con actuador pneumático

Emprega unha bóla xiratoria para controlar o fluxo. Vantaxes: excelente selado (cero fugas), baixa resistencia ao fluxo, funcionamento rápido e tamaño compacto. Os tipos inclúen deseños de bóla flotante e fixa, amplamente utilizados nas industrias do petróleo, química e de tratamento de augas.

Válvulas de bolboreta con actuador pneumático

Inclúen un disco que xira para regular o fluxo. Vantaxes: estrutura simple, lixeiro, rendible e axeitado para grandes diámetros. Común en sistemas de auga, ventilación e aplicacións de climatización. As opcións de selado inclúen selos brandos (goma) para baixa presión e selos duros (metal) para altas temperaturas.

Válvulas de compuerta con actuador pneumático

Empregar unha comporta que se mova verticalmente para abrir ou pechar. Vantaxes: selado hermético, mínima resistencia ao fluxo cando está completamente aberta e alta tolerancia á presión/temperatura. Ideal para oleodutos de vapor e transporte de petróleo cru, pero de funcionamento máis lento.

Válvulas de globo con actuador neumático

Utilizan un núcleo tipo tapón ou agulla para un axuste preciso do fluxo. Puntos fortes: control preciso, selado fiable e versatilidade para medios de alta presión/viscosidade. Comúns en sistemas químicos e hidráulicos, aínda que teñen unha maior resistencia ao fluxo.

Válvulas de peche(SDV)

Deseñados para illamento de emerxencia, a miúdo pechados a proba de fallos. Actívanse rapidamente (resposta ≤1 segundo) ao recibir un sinal, garantindo a seguridade na manipulación de medios perigosos (por exemplo, estacións de gas natural, reactores químicos).

Vantaxes das válvulas actuadoras pneumáticas

Vantaxes principais que impulsan a súa adopción industrial:

• Eficiencia:Resposta rápida (0,5–5 segundos) compatible con operacións de alta frecuencia.
• Seguridade:Sen riscos eléctricos, o que os fai axeitados para ambientes explosivos ou corrosivos; o retorno por resorte engade protección a proba de fallos.
• Facilidade de uso:O control remoto e automatizado reduce o traballo manual.
• Durabilidade:As pezas mecánicas sinxelas resultan nun baixo desgaste, un mantemento mínimo e unha longa vida útil (de 8 a 10 anos de media).
• Adaptabilidade:Os materiais e accesorios personalizables xestionan diversas condicións como altas temperaturas, corrosión ou medios cargados de partículas.

Válvulas de actuador neumático vs. válvulas eléctricas

Válvulas de actuador pneumático vs. válvulas manuais

Principais aplicacións das válvulas actuadoras pneumáticas

As válvulas actuadoras pneumáticas son versátiles en todas as industrias:

• Petróleo e gas:Reactores de extracción, refinación e químicos de cru para fluídos de alta presión/temperatura.
• Xeración de enerxía:Control de vapor e auga de refrixeración en centrais térmicas/nucleares.
• Tratamento de augas:Regulación de caudais en plantas de abastecemento de auga e augas residuais.
• Gas natural:Peche de seguridade de tubaxes e estacións.
• Alimentación e Farmacéutica:Válvulas de grao sanitario (por exemplo, aceiro inoxidable 316L) para procesamento estéril.
• Metalurxia:Sistemas de refrixeración/hidráulicos en muíños poeirentos de alta temperatura.

Instalación e mantemento de válvulas actuadoras pneumáticas

Unha configuración e un coidado axeitados garanten o rendemento a longo prazo do seuVálvulas actuadoras pneumáticas.

Directrices de instalación

• Selección:Axuste o tipo, o tamaño e o material da válvula ás propiedades do medio (por exemplo, temperatura, presión) para evitar un tamaño insuficiente ou excesivo.
• Medio ambiente:Instáleos lonxe da luz solar directa, da calor ou das vibracións; monte os actuadores verticalmente para facilitar a drenaxe.
• Tubaxe:Aliñar a válvula coa dirección do fluxo (ver a frecha do corpo); limpar as superficies de selado e apertar os parafusos uniformemente nas conexións bridadas.
• Suministro de aire:Empregar aire filtrado e seco con liñas dedicadas; manter unha presión estable dentro das clasificacións do actuador.
• Conexións eléctricas:Cablear correctamente os posicionadores/solenoides con blindaxe posta a terra para evitar interferencias; probar o funcionamento da válvula despois da instalación.

Mantemento e coidado

• Limpeza:Limpe as superficies das válvulas mensualmente para eliminar o po, o aceite e os residuos; céntrese nas zonas de selado.
• Lubricación:Lubrique as varas e as pezas do actuador cada 3–6 meses con aceite axeitado (por exemplo, de alta temperatura).
• Inspección de selos:Comprobe periodicamente se hai fugas nos asentos e núcleos das válvulas; substitúa os selos (xuntas tóricas) segundo sexa necesario.
• Mantemento de accesorios:Inspeccionar os posicionadores, as válvulas solenoides e os filtros cada 6 a 12 meses; limpar os elementos filtrantes e recalibrar os posicionadores.
• Resolución de problemas:Abordar problemas comúns como atascos (limpar os residuos), acción lenta (comprobar a presión do aire) ou fugas (apertar os parafusos/substituír os selos) canto antes.
• Almacenamento:Selle os portos das válvulas non utilizados, despresurice os actuadores e gárdeos en lugares secos; xire os núcleos das válvulas ocasionalmente para evitar a adhesión dos selos.