Cómo automatizar una válvula rotativa
La válvula rotativa (tipo mariposa) es una de las válvulas de proceso más comunes que se encuentra en aplicaciones de agua. Debido a que el agua normalmente se transporta a través de tuberías grandes, esta se controla a baja presión y temperatura ambiente. Estas válvulas son una solución rentable cuando el agua no está contaminada con sólidos. Su funcionamiento se basa en un disco de metal que se encuentra en el medio de la tubería. Cuando el disco está paralelo a la tubería, el agua fluye libremente. Al girar la válvula 90 grados, el disco queda perpendicular a la tubería y bloquea el paso del agua. Para sistemas más pequeños (por ejemplo, tubos de menos de 2” de diámetro), las válvulas de bola son una alternativa más rentable. Estas funcionan con un movimiento similar de cuarto de vuelta, excepto que, en lugar de un disco de metal, usan una esfera de metal con un taladro perforado a través de ella.
Ajuste de torque
Si bien elegir entre una bola o una válvula de mariposa implica más que unas pocas consideraciones (como el tamaño de la tubería, el rango de presión, condiciones de proceso y el costo de la válvula), los pasos para automatizarlos son los mismos. El detalle más importante al ensamblar todo es el ajuste de torque. El actuador debe seleccionarse de acuerdo al tamaño y al torque de la de la válvula. El torque es la fuerza de rotación requerida para abrir la válvula desde una posición completamente cerrada y este es mayor que el torque de la acción, la fuerza necesaria en cualquier otra posición. El actuador debe vencer el torque de la válvula para hacerla girar y permitir el paso o interrupción del fluido.
Es importante tener en cuenta que la presión del medio puede afectar los requisitos del torque. Los proveedores de válvulas generalmente ofrecen un torque de arranque relativo a la presión nominal de la válvula. En el caso de las válvulas de mariposa y las válvulas de bola de diámetro grande, los torques de arranque se dan en relación con las presiones de los medios reducidos para ayudar a dimensionar correctamente el actuador a la aplicación.
Factor de seguridad
Existen diferentes tipos de actuadores para operar las válvulas. Existen actuadores manuales (volante y palanca), caja de engranajes, neumáticos, neumático hidráulico, eléctrico, electrohidráulico entre otros.
Una vez que se determina el torque de arranque, el siguiente paso es aumentar este valor aplicando un factor de seguridad. A veces, un proveedor de válvulas proporciona el ajuste de torque con un factor de seguridad ya incluido, pero a menos que se indique claramente, nunca se debe suponer este dato. Alternativamente, los proveedores pueden suministrar una tabla de factores de seguridad como referencia. Si estos no se proporcionan, la información a continuación puede usarse como una guía. Al seleccionar el factor apropiado de cada paso y sumarlos, se puede calcular un factor de seguridad acumulativo y aplicarlo al torque de arranque. Por ejemplo, en una aplicación en la que el agua se controla proporcionalmente, el torque de arranque indicado debe aumentarse en un 40% (factor de seguridad del 20% + 20% = 40%).
- Tipo de medios
- Aplicaciones húmedas o lubricantes: 20%
- Aplicaciones de gas seco o vapor: 30%
- Aplicaciones viscosas o abrasivas: 50%
- Tipo de operación
- Aplicaciones on-off – sin factor adicional
- Aplicaciones proporcionales: 20%
- Frecuencia de operación
- Diariamente – sin factor adicional
- Semanal: 30%
- Mensual: 50%
Una vez que el factor de seguridad se incorpora al ajuste de torque de la válvula, el siguiente paso es seleccionar un actuador (por ejemplo neumático) para controlar la válvula. Hay dos tipos: de doble acción y de acción simple. Un actuador de doble acción requiere aire para abrir y cerrar la válvula. Si hay una pérdida de presión de aire en cualquier punto, la válvula mantendrá su última posición. Un actuador de acción simple usa aire para girar en una dirección y un conjunto de resortes para moverse en la dirección opuesta. Si los resortes se utilizan para abrir o cerrar la válvula depende de cómo se ensamblen la válvula y el actuador. Esta es también la posición de falla cuando se pierde la presión de aire.
Comparación de tamaño
La última pieza del rompecabezas es la comparación de tamaño entre el vástago de la válvula y el eje del actuador. Nuevamente, debido al estándar de interfaz que sigue ciertos rangos de torque, es posible que los componentes se acoplen perfectamente. Sin embargo, para mayor flexibilidad, el eje del actuador puede ser de un tamaño mayor que el vástago de la válvula. En este caso, se puede usar una simple manga reductora para aumentar el tamaño del vástago de la válvula y hacer coincidir el eje del actuador.
Las válvulas de proceso se utilizan en muchas etapas en el tratamiento del agua, incluidas las líneas de suministro, la filtración, el tratamiento y la distribución. La automatización de estas válvulas es una forma simple de mejorar la eficiencia y reducir el costo de operación en la industria del agua y las aguas residuales.
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