Els actuadors converteixen els senyals en moviment mecànic, permetent que les vàlvules s’obrin o es tanquin, controlant així el flux de líquids. Aquests dispositius inclouen diferents dissenys i mides, ajudant diversos sistemes de canonades a realitzar automatització. Els actuadors milloren la precisió i la precisió del procés, garantint un funcionament de vàlvules suaus independentment dels requisits del cicle. Quan seleccioneu una vàlvula per a una aplicació específica, és fonamental considerar el seu mètode d’actuació. Els actuadors comuns de vàlvules utilitzats en sistemes de canonades industrials inclouen actuadors elèctrics, pneumàtics i hidràulics.
Els actuadors pneumàtics i hidràulics es basen en la pressió de l’aire o del fluid per controlar el posicionament de la vàlvula. Aquests actuadors es classifiquen en tipus de retorn de primavera o de doble actuació. Un actuador de retorn de primavera és un actuador d'actuació. Per tant, qualsevol actuador d'acció única esmentada en aquest article fa referència a un actuador de retorn de primavera. Com afecta el disseny d’aquests actuadors a la seva eficiència?
Un actuador de retorn de primavera té una molla posicionada a un costat del pistó per mantenir la vàlvula en la posició desitjada. Aquests actuadors es poden configurar com a normalment tancats o oberts normalment. En una configuració normalment tancada (generalment coneguda com a tancament), la pressió de l’aire comprimit o l’oli hidràulic (en sistemes hidràulics) s’aplica al costat descarregat del pistó. La força generada pel fluid comprimit supera la força de molla, comprimint la molla per obrir la vàlvula. Tallar el subministrament de líquids comprimits fa que la molla es retracti, retornant la vàlvula a la posició tancada. La configuració contrària manté la vàlvula en estat normalment obert, on el subministrament del líquid comprimit tanca la vàlvula mentre es talla la pressió del fluid.
En canvi, un actuador de doble acció té dues cambres per mantenir el líquid comprimit. Una cambra serveix d’entrada de fluids comprimits, mentre que l’altra actua com a sortida. El subministrament de líquid comprimit a la secció del cilindre canvia la posició del pistó, alterant així la posició de la vàlvula. Els actuadors de doble actiu proporcionen un millor control sobre el cabal de la vàlvula.
L’avantatge principal dels actuadors de retorn de la primavera és la seva capacitat de retreure i tornar ràpidament la vàlvula a la seva posició inicial quan es perd la pressió o la potència del fluid. Tot i això, també tenen alguns inconvenients, cosa que fa que els actuadors de doble acció siguin una alternativa preferida per a molts processos.
A continuació, es mostren diversos aspectes en què els actuadors de doble acció resulten beneficiosos en els sistemes de canonades:
1. Força d’empenta més elevada
En general, els sistemes de canonades amb canonades de gran diàmetre requereixen grans vàlvules, que exigeixen una força motriu elevada. Minimitzar la resistència en el mecanisme d’actuació és crucial per millorar la fiabilitat i la resposta de la vàlvula. Tècnicament, la primavera en un actuador d’acció única redueix la força d’empenta de l’actuador. Un actuador de vàlvula d’un sol actiu ha de ser més gran perquè ha de superar tant el parell de la vàlvula com la força de la molla. Això significa que els actuadors d’un sol actiu estan sobredimensionats, que requereixen més materials per a la fabricació, donant lloc a costos més elevats. La molla també afegeix la mida general de l’actuador, cosa que la fa més pesada que els actuadors de doble actiu.
Els actuadors de doble actiu proporcionen la màxima força motriu en ambdues direccions (vegeu la figura 1). El requisit d’empenta per als actuadors de doble actiu és inferior al dels actuadors d’un sol actiu. La seva gran força d’empenta i la seva mida compacta els fan més adequats per exigir canonades industrials.
2.
Els actuadors d’acció única són populars en aplicacions de cicle moderat i canonades de petit diàmetre, cosa que els fa adequats per a aplicacions de baix nivell. Les aplicacions industrials de gran resistència requereixen vàlvules i actuadors robustos per controlar de manera eficaç els cabals. Aquests sistemes de canonades tenen requisits elevats de parell, donant lloc a un consum important energètic. Com s'ha esmentat anteriorment, el parell proporcionat per un actuador de retorn de primavera depèn de la rigidesa de la molla. Un actuador de doble actuació més reduït pot oferir un millor parell que un actuador d'actuació d'un sol acte. Com que requereixen una pressió de líquid inferior per al funcionament de la vàlvula bidireccional, redueixen l’energia necessària per pressionar l’actuador. Els actuadors de doble actiu s’utilitzen àmpliament en les vàlvules de processament industrial i químic de gran resistència.
3. Control estable
En alguns sistemes de canonades, les propietats del fluid, com la pressió i la temperatura, E fluctuen ràpidament i freqüentment, afectant la fiabilitat i l'eficiència del sistema. A més d’aquestes variacions que afecten la força necessària per impulsar la vàlvula, els sistemes que utilitzen els actuadors de retorn de primavera han de contrarestar constantment la força oposada de la molla, afectant l’eficiència operativa. Les vàlvules amb mecanismes de retorn de molla es limiten normalment a obrir o tancar completament la vàlvula.
Els actuadors de doble acció tenen una força motriu controlada per la posició lineal del pistó, oferint una millor estabilitat. La diferència de pressió entre les dues cambres de l’actuador determina la distància de moviment del pistó. Durant aquest procés, controla el grau en què s’obre o es tanca la vàlvula. Amb aquesta característica, els cabals de sistema es poden ajustar fàcilment per complir els requisits del procés. Per a les aplicacions de vàlvules en bicicleta amb freqüència, la molla en un actuador d'acció única és propensa a la fatiga. Això redueix la precisió i l'estabilitat dels actuadors. Amb el pas del temps, els actuadors de doble actiu es mostren més fiables, ja que la majoria de sistemes i aplicacions de vàlvules estan dissenyades per a un ús a llarg termini.
4. Mantenir la posició de fracàs
Durant les operacions de canonades rutinàries, pot haver -hi casos en què es perdi la potència de conducció. Mantenir una posició segura de falles és crucial per a les parades de processos segurs. A la indústria del petroli i el gas, un cop reprendrà la producció, les vàlvules de sufocament han de mantenir la seva posició de fallida per mantenir els cabals constants. Per als actuadors de retorn de la primavera, l’acció immediata realitzada és l’extensió de la primavera, que tancarà ràpidament la vàlvula. Això pot provocar una acumulació de pressió sobtada en una secció del gasoducte, que pot provocar la ruptura de les canonades. Aquestes aplicacions crítiques requereixen actuadors de doble acció. La pressió del fluid dins de la cambra de l’actuador manté la vàlvula en posició fins que es restableixi la potència. Ajuden a estabilitzar les parades per abordar la causa principal de la pèrdua d’energia.
5. Nivells de seguretat
La fiabilitat d’un actuador rau en la seva estructura mecànica. Primer, sabem que les fonts perden la resistència a la tracció després de diversos cicles operatius. A més, algunes aplicacions requereixen una descàrrega contínua del líquid de treball. Sempre que la vàlvula conservi la seva última posició de fracàs, la descàrrega continua. Normalment, les vàlvules obertes que utilitzen actuadors de retorn de primavera tornaran a la posició oberta després de la pèrdua de la pressió de conducció, evitant la descàrrega de líquids.
En canvi, un actuador de doble acció aturarà la meitat de temps quan es perd la potència. Aquesta configuració permet al líquid de treball continuar descarregant, eliminant els riscos de seguretat. Els actuadors de doble actiu proporcionen un funcionament de vàlvules més fiable amb el pas del temps en comparació amb els actuadors de retorn de la primavera.
Dimensionament adequat, tipus adequat
En moltes aplicacions, els avantatges dels actuadors de doble actuació superen els dels actuadors de retorn de la primavera. A l’hora de determinar el dimensionament de la canalització, seleccionar el tipus i la mida de l’actuador adequats garanteixen els cabals adequats, la vida útil de la llarga servei, la fiabilitat i la seguretat del procés. Els actuadors de doble actiu són més adequats per a aplicacions de vàlvules d’alta evolució a la indústria petroquímica.
De Diana
