Actuador Elctrico Proporcional.

DEFINICIN DE ACTUADOR ELECTRICOLos actuadores son los dispositivos encargados de efectuar acciones fsicasordenadas por algn sistema de control. Esta accin fsica puede ser unmovimiento lineal o un movimiento circular segn sea el caso. Se le da el nombrede actuadores elctricos cuando se usa la energa elctrica para que se ejecutensus movimientos.

Historia:

El actuador mas comn es el actuador manual o humano. Es decir, una persona mueve o acta un dispositivo para promover su funcionamiento. Con el tiempo, se hizo conveniente automatizar la actuacin de dispositivos, por lo que diferentes dispositivos hicieron su aparicin. Actualmente hay bsicamente dos tipos de actuadores. Lineales Rotatorios Los actuadores lineales generan una fuerza en lnea recta, tal como hara un pistn. Los actuadores rotatorios generan una fuerza rotatoria, como lo hara un motor elctrico. En este artculo nos concentraremos en los actuadores rotatorios. En la prxima actualizacin tocaremos el tema de los actuadores lineales. Como ya se mencion, hay tres tipos de actuadores: Neumticos Elctricos HidrulicosTIPOS DE VLVULAS.Las vlvulas pueden ser de varios tipos segn sea el diseo del cuerpo y el movimiento del obturador.Las vlvulas de movimiento lineal, en las que el obturador se mueve en la direccin de su propio eje se clasifican como se especifica a continuacin.5.3.1. Vlvula de globo.Puede verse en las figuras 5.8 a, b y c siendo de simple asiento, de doble asiento y de obturador equilibrado respectivamente. Las vlvulas de simple asiento precisan de un actuador de mayor tamao para que el obturador cierre en contra de la presin diferencial del proceso. Por lo tanto, se emplean cuando la presin del fluido es baja y se precisa que las fugas en posicin de cierre sean mnimas. El cierre estanco se logran con obturadores provistos de una arandela de tefln. En la vlvula de doble asiento o de obturadorequilibrado la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presin diferencial a travs del obturador es menor que en la vlvula de simple asiento. Por este motivo se emplea en vlvulas de gran tamao o bien cuando deba trabajarse con una alta presin diferencial. En posicin de cierre las fugas son mayores que en una vlvula de simple asiento.

Figura 5.8. Vlvulas de globo.

5.3.2. Vlvula en ngulo.Esta vlvula presentada en la figura 5.9, permite obtener un flujo de caudal regular sin excesivas turbulencias y es adecuada para disminuir la erosin cuando sta es considerable por las caractersticas del fluido o por la excesiva presin diferencial. El diseo de la vlvula es idneo para el control de fluidos que vaporizan (flashing), para trabajar con grandes presiones diferenciales y para los fluidos que contienen slidos en suspensin.

iguro 5.9. Vlvula en ngulo.5.3.3. Vlvula de tres vas.Este tipo de vlvula se emplea generalmente para mezclar fluidos vlvulas mezcladoras (fig. 5.10 a)o bien para derivar de un flujo de entrada de dos de salida vlvulas diversoras (fig. 5.10 b). Las vlvulas de tres vas intervienen tpicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor.

Figura 5.10. Vlvulas de tres vas.5.3.4. Vlvula de jaula.Consiste en un obturador cilndrico que desliza en una jaula con orificios adecuados en las caractersticas de caudal deseadas en la vlvula (fig. 5.11). Se caracterizan por el fcil desmontaje del obturador y porque ste puede incorporar orificios que permiten eliminar prcticamente el desequilibrio de fuerzas producido por la presin diferencial favoreciendo la estabilidad del funcionamiento. Por este motivo, este tipo de obturador equilibrado se emplea en vlvulas de gran tamao o bien cuando deba trabajarse con una alta presin diferencial. Como el obturador esta contenido dentro de la jaula, la vlvula es muy resistente a las vibraciones y al desgaste. Por otro lado, el obturador puede disponer de aros de tefln que, con la vlvula en posicin cerrada, asientan contra la jaula y permiten lograr as un cierre hermtico.

Figura 5.11. Vlvula de jaula.5.3.5. Vlvula de compuerta.Esta vlvula efecta su cierre con un disco vertical plano, o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido. Por su disposicin es adecuada generalmente para control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo de fluido cuando est en posicin de apertura total (fig. 5.12).

Figura 5.12. Vlvula de compuerta.5.3.6. Vlvula en Y.En la fig. 5.13 puede verse su forma. Es adecuada como vlvula de cierre y de control. Como vlvula todo-nada se caracteriza por su baja prdida de carga y como vlvula de control presenta una gran capacidad de caudal. Posee una caracterstica de autodrenaje cuando est instalada con un cierto ngulo. Se emplea usualmente en instalaciones criognicas.

Figura 5.13. Vlvula en Y.5.3.7. Vlvula de cuerpo partido.Esta vlvula (fig. 5.14) es una modificacin de la vlvula de globo de simple asiento teniendo el cuerpo partido en dos partes entre las cuales est presionado el asiento. Esta disposicin permite una fcil sustitucin del asiento y facilita un flujo suave del fluido sin espacios muertos en el cuerpo. Se emplea principalmente para fluidos viscosos y en la industria alimentaria.

Figura 5.14. Vlvula de cuerpo de partido.5.3.8. Vlvula Saunders.En la vlvula Saunders (fig. 5.15), el obturador es una membrana flexible que a travs de un vstago unido a un servomotor, es forzada contra un resalte del cuerpo cerrando as el paso del fluido.La vlvula se caracteriza porque el cuerpo puede revestirse fcilmente de la goma o de plstico para trabajar con fluidos agresivos.Tiene la desventaja de que el servomotor de accionamiento debe ser muy potente.Se utiliza principalmente en procesos qumicos difciles, en particular en el manejo de fluidos negros o bien en el control de fluidos conteniendo slidos en suspensin.

Figura 5.15. Vlvula Saunders.5.3.9. Vlvula de compresin.Esta vlvula funciona mediante el pinzamiento de dos o ms elementos flexibles, por ejemplo, un tubo de goma. Igual que las vlvulas de diafragma se caracterizan porque proporcionan un ptimo control en posicin de cierre parcial y se aplican fundamentalmente en el manejo de fluidos negros corrosivos, viscosos o conteniendo partculas slidas en suspensin (ver figura 5.16).Las vlvulas en las que el obturador tiene un movimiento circular se clasifican como se detalla a continuacin.

Figura 5.16. Vlvula de compresin.

Las vlvulas de movimiento circular se clasifican de la siguiente forma:

5.3.10. Vlvula de obturador excntrico rotativo.Consiste en un obturador de superficie esfrica que tiene un movimiento rotativo excntrico y que est unido al eje de giro por uno de los dos brazos flexibles (fig. 5.17).El eje de giro sale al exterior del cuerpo y es accionado por el vstago de un servomotor. El par de ste es reducido gracias al movimiento excntrico de la cara esfrica del obturador.La vlvula puede tener un cierre estanco mediante aros de tefln dispuestos en el asiento y se caracteriza por su gran cantidad de caudal, comparable a las vlvulas mariposa y a las de bola y por su elevada prdida de carga admisible.

Figura 5.17. Vlvula de obturador excntrico rotativo.5.3.11. Vlvula de obturador cilndrico excntrico.Esta vlvula (fig. 5.18) tiene un obturador cilndrico excntrico que asienta contra un cuerpo cilndrico. El cierre hermtico se consigue con un revestimiento de goma o tefln en la cara del cuerpo donde asienta el obturador. Es adecuada para fluidos corrosivos y lquidos viscosos o conteniendo slidos en suspensin.

Figura 5.18. Vlvula de obturador cilndrico excntrico.5.3.12. Vlvula de mariposa.El cuerpo est formado por un anillo cilndrico dentro del cual gira transversalmente un disco circular (fig. 5.19). La vlvula puede cerrar hermticamente mediante un anillo de goma encastrado en el cuerpo. Un servomotor exterior acciona el eje de giro del disco y ejerce su par mximo cuando la vlvula est totalmente abierta (en control todo-nada se consideran 90 y en control continuo 60, a partir de la posicin de cierre ya que la ltima parte del giro es bastante inestable), siempre que la presin diferencial permanezca constante. En la seleccin de la vlvula es importante considerar las presiones diferenciales correspondientes a las posiciones de completa apertura y cierre; se necesita una fuerza grande del actuador para accionar la vlvula en caso de una cada de presin elevada.Las vlvulas de mariposa se emplean para el control de grandes caudales de fluidos a baja presin.

Figura 5.19. Vlvula de mariposa.5.3.13. Vlvula de bola.El cuerpo de la vlvula tiene una cavidad interna esfrica que alberga un obturador en forma de esfera o de bola (de ah su nombre) (fig. 5.20a). La bola tiene un corte adecuado (usualmente en V) que fija la cueva caracterstica de la vlvula, y gira transversalmente accionada por un servomotor exterior. El cierre estanco se logra con un aro de tefln incorporado al cuerpo contra el cual asienta la bola cuando la vlvula est cerrada. En posicin de apertura total, la vlvula equivale aproximadamente en tamao a 75% del tamao de la tubera. La vlvula de bola se emplea principalmente en el control de caudal de fluidos negro, o bien en fluidos con gran porcentaje de slidos en suspencin.Una vlvula de bola tpica es la vlvula de macho (fig. 5.20b) que consiste en un macho de forma cilndrica o troncocnica con un orificio transversal igual al dimetro interior de la tubera. El macho ajusta en el cuerpo de la vlvula y tiene un movimiento de giro de 90. Se utiliza generalmente en el control manual todo-nada de lquidos o gases y en regulacin de caudal.

Figura 5.20. Vlvula de bola.5.3.14. Vlvulas de flujo axial.Las vlvulas de flujo axial consisten en un diafragma accionado neumticamente que mueve un pistn, el cual a su vez comprime un fluido hidrulico contra el obturador formado por un material elastmero. De este modo, el obturador se expande para cerrar el flujo anular del fluido. Este tipo de vlvulas se emplea para gases y es especialmente silencioso. Otra variedad de la vlvula de flujo axial es la vlvula de manguito, que es accionada por compresin exterior del manguito a travs del un fluido auxiliar a una presin superior a la del propio fluido. Se utiliza tambin para gases (ver fig. 5.21).

Figura 5.21. Vlvulas de flujo axial.Segn las descripciones nos enfocaremos en el siguiente producto.ACTUADORES ELCTRICOS EH MARCA PRISMADescripcion.Actuadores Electricos compactos con maniobra rpida On-Off y giro de 0-90 para automatizar vlvulas de bola, mariposa o macho conico.Gama de modelos de 150 a 3.000Nm provistos de volante manual en caso de emergencia.EQUIPAMIENTO ESTNDARLimitador de par2 topes de regulacin(regulables por tornillo exterior)4 finales de carrera ajustablesPilotaje On-Off o 3 puntos modulablesProteccin IP67Accionamiento manual: transmicion desembragable(retorno a posicin AUNTO bajo tensin)Indicador visual de posicinResistencia regulada de la calefaccin integrada 10wCARACTERISTICASActuador antideflagrante (ATEX Eexd IIB T4)Proteccion IP68Potenciometro de recopia 1K Ohms o 4-20MaUnidad de control proporcional tipo SSR (entrada, salida 0-10V DC, 4-20mA DC)Finales de carrera de limitacin de par adicionalesUnidad de control semi-integral (LCU + IMS + indicador de proteccin de fase)Unidad de control digital inteligente(LCU + IMS + indicador de proteccin de fase)Unidad de control local (remoto/local abrir/paro/cerrar)Extensin de giro 120, 180 o 270Batera recargable de seguridadTENSIONES Modelos de 150 a 300Nm: 24V AC/DC, 110V AC, 220V AC, 380V TRI Modelos de 500 a 3.000Nm: 110V AC, 220V, 380V TRITiempo bajo tensin: 70% - 100%TEMPERATURA NORMAL DE FUNCIONAMIENTODe -20C a + 70CMODELOS: CONCLUCIONES. Solo requieren de energa elctrica Como solo se necesitan cables para transmitir las seales. Son muy verstiles No hay restricciones de distancia entre la fuente de poder y el actuador Ventajas:PrecisosFiablesFcil controlSencilla InstalacinSilenciosos.

Desventajas: Potencia limitada