La elección del actuador adecuado comienza con un valor clave: el par de apriete de la válvula. Un actuador de cuarto de vuelta debe producir suficiente par para abrir, operar y cerrar la válvula en condiciones de trabajo reales.

Si el actuador es demasiado pequeño, la válvula puede no moverse. Si es mucho más grande de lo necesario, el sistema puede costar más y colocar una carga adicional en el vástago de la válvula y las piezas de montaje.

Para un dimensionamiento confiable del actuador de cuarto de vuelta, los ingenieros primero deben comprender la curva de par de la válvula, especialmente el par de separación de la válvula.

¿Qué es el par de apriete de la válvula?

El par de la válvula es la fuerza de giro necesaria para girar un vástago de la válvula.

Diferentes válvulas necesitan diferentes niveles de par. Las válvulas de bola, las válvulas de mariposa y las válvulas de enchufe son aplicaciones comunes de un cuarto de vuelta. Su par también puede cambiar durante el ciclo de apertura y cierre.

Es posible que sea necesario considerar varios valores de par:

• Par de ruptura: El par necesario para empezar a mover la válvula desde su posición asentada.

• Par de funcionamiento: El par necesario mientras la válvula se mueve.

• Par de asiento: El par necesario para mover la válvula a su posición final cerrada o abierta.

• Par máximo del vástago: El par más alto que el vástago de la válvula puede soportar de forma segura.

El actuador debe proporcionar suficiente par para el punto de funcionamiento requerido más alto, manteniéndose por debajo del par máximo permitido del vástago de la válvula.

¿Por qué es importante el par de rotura de la válvula

El par de ruptura de la válvula suele ser uno de los valores más importantes en la selección del actuador.

Es posible que una válvula requiera más par al inicio del movimiento que durante la rotación normal. Esto puede ocurrir debido a la fricción del asiento, las diferencias de presión, largos períodos sin funcionamiento u otra resistencia mecánica.

Por ejemplo, suponga que una válvula requiere:

• Par de separación: 80 Nm

• Par de funcionamiento: 50 Nm

• Par de asiento: 65 Nm

El actuador no se puede seleccionar basándose solo en el par de funcionamiento de 50 Nm. Debe tener suficiente salida para superar el requisito de separación de 80 Nm.

Es por eso que los datos de par del fabricante de la válvula deben usarse siempre que sea posible.

Cómo calcular el par de actuador requerido

El cálculo básico es simple:

Par de actuador requerido = Par máximo de la válvula × Factor de seguridad

Por ejemplo, si el par máximo de la válvula requerido es de 80 Nm y se utiliza un factor de seguridad de 1.3:

80 Nm × 1.3 = 104 Nm

Por lo tanto, el actuador seleccionado debe proporcionar al menos 104 Nm en las condiciones de funcionamiento reales.

Los factores de seguridad no son universales. El valor correcto depende del diseño de la válvula, las condiciones de servicio, la frecuencia de funcionamiento y las recomendaciones del fabricante. Las prácticas de dimensionamiento comunes utilizan factores como 1.2 o 1.3, pero los datos de los fabricantes de válvulas y actuadores deben tener prioridad.

Dimensionamiento del actuador de cuarto de vuelta paso a paso

1. Obtener los datos de par de la válvula

Comience con la tabla de par del fabricante de la válvula o los datos de prueba.

Verifique el par requerido para:

• Apertura inicial

• Funcionamiento normal

• Cierre final

• Asientos o desmontaje

• Diferentes condiciones de presión

No use el tamaño de la válvula solo para estimar el par del actuador. Dos válvulas con el mismo tamaño nominal pueden requerir un par diferente.

2. Identificar el par requerido más alto

Comparar todos los puntos de funcionamiento.

El valor más alto requerido normalmente debe ser el punto de partida para el dimensionamiento. Para muchas válvulas, esto puede ser el par de ruptura.

Por ejemplo:

Aquí, 80 Nm es el par de funcionamiento más alto.

3. Añadir un factor de seguridad adecuado

Si el factor de seguridad seleccionado es del 30%:

80 Nm × 1.30 = 104 Nm

Por lo tanto, el actuador debe entregar al menos 104 Nm en la condición de funcionamiento requerida.

Sin embargo, evite añadir un margen excesivo sin comprobar el par máximo del vástago de la válvula. Un actuador con una salida excesiva puede dañar la válvula u otros componentes mecánicos.

4. Comprobar el par de salida del actuador

A continuación, compare el requisito calculado con la salida nominal del actuador.

Por ejemplo:

• Requisito calculado: 104 Nm

• Salida del actuador: 120 Nm

• Par máximo del vástago de la válvula: 150 Nm

El actuador proporciona suficiente par, mientras que su salida permanece por debajo del par máximo permitido del vástago de la válvula.

OMKEE ofrece actuadores eléctricos de cuarto de vuelta en diferentes rangos de par. Por ejemplo, la OMK-10G proporciona 100 Nm de par estándar, mientras que los modelos OMK más grandes están disponibles para aplicaciones de par superior.

5. Verificar las condiciones de funcionamiento

El par es solo una parte de la selección del actuador.

También comprobar:

• Fuente de alimentación

• Tiempo de apertura y cierre

• Ángulo de funcionamiento

• Ciclo de trabajo

• Temperatura ambiente

• Clasificación de protección

• Método de instalación

• Señal de control

• Comentarios requeridos

• Requisitos de área peligrosa, si corresponde

Por ejemplo, el OMK-10G de OMKEE admite el funcionamiento DC24V y ofrece ángulos de giro ajustables, mientras que otros modelos OMKEE proporcionan diferentes opciones de control y retroalimentación.

Un ejemplo simple de dimensionamiento del actuador

Supongamos que una válvula de mariposa tiene un par de funcionamiento máximo de 120 Nm.

El proyecto requiere un margen de seguridad del 25%.

El cálculo es:

120 Nm × 1.25 = 150 Nm

Por lo tanto, el actuador debe proporcionar al menos 150 Nm en las condiciones de funcionamiento especificadas.

Antes de la selección final, también confirme que:

1. La salida del actuador es lo suficientemente alta.

2. La salida no supera el par máximo del vástago de la válvula.

3. El actuador puede completar el ciclo de funcionamiento requerido.

4. La conexión de montaje coincide con la válvula.

5. Los requisitos de energía y control son adecuados.

Esta simple verificación puede evitar muchos problemas comunes de dimensionamiento.

Errores comunes en el dimensionamiento del actuador de cuarto de vuelta

Selección por tamaño de válvula solamente

Una válvula DN100 no requiere automáticamente un tamaño de actuador específico. El par de la válvula depende del diseño de la válvula, la presión, el tipo de asiento, el fluido y las condiciones de funcionamiento.

Utilizando solo el torque de funcionamiento

El par de funcionamiento puede ser menor que el par de rotura. Ignorar el par de arranque puede dar como resultado un actuador que no puede abrir la válvula.

Añadir demasiada margen de seguridad

Más torque no siempre es mejor. El par excesivo del actuador puede sobrecargar el vástago de la válvula, el acoplamiento o el soporte de montaje.

Ignorar las condiciones de funcionamiento

La temperatura, la presión, la corrosión, la frecuencia de funcionamiento y los largos períodos de inactividad pueden afectar la resistencia de la válvula.

Solo comprobar el par nominal

Compruebe siempre la salida real del actuador bajo la fuente de alimentación especificada y las condiciones de funcionamiento. El valor seleccionado debe coincidir con la aplicación completa, no solo con un número de catálogo general.

Lista de verificación final para el dimensionamiento del actuador de cuarto de vuelta

Antes de pedir un actuador, confirme estos valores:

• Tipo y tamaño de válvula

• Par de separación de la válvula

• Par de funcionamiento

• Par de asiento

• Par máximo del vástago

• Factor de seguridad requerido

• Par de salida del actuador requerido

• Fuente de alimentación

• Tiempo de funcionamiento

• Ciclo de trabajo

• Ángulo de rotación

• Estándar de montaje

• Requisitos de control y retroalimentación

• Condiciones ambientales

El dimensionamiento correcto del actuador de cuarto de vuelta comienza con datos precisos de par de válvulas. En particular, no debe ignorarse el par de ruptura de la válvula. Una vez calculado el par requerido, compárelo con la salida disponible del actuador y confirme que el actuador permanece dentro del par permitido del vástago de la válvula.

Para proyectos de automatización de válvulas industriales, OMKEE ofrece actuadores eléctricos de cuarto de vuelta para diferentes requisitos de par, potencia, control y retroalimentación.