Válvula de bola accionada neumáticamente: principio de funcionamiento y selección

1. ¿Qué es una válvula de bola accionada neumáticamente?

Una válvula de bola accionada neumáticamente es una válvula de bola equipada con un actuador neumático, que se utiliza para el control de encendido/apagado remoto o automatizado (y, con un posicionador, regulación proporcional) de fluidos en tuberías. Una válvula solenoide conmuta aire comprimido, normalmente de 0,4 a 0,7 MPa (4 a 7 bar), a los puertos del actuador. Dentro del actuador, el aire impulsa un pistón y un mecanismo de piñón-y-cremallera (o yugo escocés-) ​​convierte ese movimiento lineal en una rotación de 90 grados del eje de salida del actuador. El eje de salida está acoplado rígidamente al vástago de la válvula, por lo que la bola gira 90 grados: en la posición abierta, el orificio de la bola es paralelo al eje de la tubería y el medio fluye a través de ella con una restricción mínima; en la posición cerrada, el orificio es perpendicular y el asiento sella contra la bola para detener el flujo. Todo el ciclo es impulsado por el medio - sin motor, sin mano de obra -, por lo que las válvulas de bola neumáticas son el caballo de batalla de las plantas de proceso automatizadas.

2. Tipos de actuador: doble-acción y simple-acción (retorno por resorte)

Dos configuraciones de actuador cubren casi todas las funciones:

Elija la posición de falla a partir del análisis de riesgos de su proceso, no por costumbre. Una válvula cerrada-falla en una línea de refrigeración, por ejemplo, dejaría sin aire al equipo por falta de aire - lo contrario de lo que requiere la seguridad.

3. Cuerpo de válvula de bola: flotante frente a muñón, asientos y diseño seguro contra incendios-

Las válvulas de bola se dividen en dos arquitecturas de cuerpo/bola. En un diseño de bola flotante, la bola puede moverse ligeramente corriente abajo; la presión media empuja la bola contra el asiento aguas abajo, creando un sello auto-energizante. Los diseños flotantes son económicos y se utilizan ampliamente hasta aproximadamente DN200 y presiones moderadas. En un diseño montado en muñón-, la bola se sujeta mediante ejes superior e inferior, por lo que la carga del asiento se controla mediante la precarga del resorte y depende mucho menos de la presión de la línea; Las válvulas de muñón son la opción estándar para diámetros grandes (por encima de DN200) y servicios de alta-presión (Clase 600 y superiores). Los materiales de los asientos cumplen con la función: los asientos de PTFE o RPTFE brindan un cierre hermético a las burbujas hasta aproximadamente 180 a 200 grados y son los predeterminados para medios limpios; Los asientos PEEK amplían la gama; Los asientos de metal (p. ej., acero inoxidable con revestimiento duro) sobreviven altas temperaturas y medios erosivos, pero permiten una pequeña fuga controlada según la clase de prueba correspondiente. Los diseños-a prueba de incendios (probados según API 607 ​​o API 6FA) agregan un asiento metálico secundario que asume el control cuando el asiento blando se quema, y ​​los diseños anti-estáticos unen la bola y el vástago al cuerpo para evitar descargas electrostáticas en servicios inflamables - ambos son obligatorios para muchas tareas con hidrocarburos.

4. Características de desempeño y sistema de control

Tiempo de respuesta:depende del tamaño del cilindro del actuador, el tamaño de la válvula, la presión del suministro de aire y la longitud de la tubería; Las válvulas pequeñas con un solenoide rápido pueden realizar ciclos en aproximadamente 0,5 a 1 s, mientras que las válvulas grandes tardan varios segundos. Dimensione el solenoide y el tubo para que realmente se pueda lograr el tiempo de carrera requerido.

Resistencia al flujo:una válvula de bola-de paso total tiene un Cv esencialmente equivalente a un tramo corto de tubería recta; Los diseños-de diámetro reducido intercambian algo de capacidad por menor costo y peso.

Caza de focas:Las válvulas de bola-de asiento blando se prueban de forma rutinaria según ISO 5208 Clase A (sin fugas visibles) a la presión nominal - especifique el estándar de prueba y la tasa en su pedido.

Temperatura/presión:los asientos blandos limitan la temperatura de servicio (PTFE ~180–200 grados continuos); Las versiones con asiento de metal-pueden extenderse entre 400 y 450 grados, según los materiales. La clasificación de presión sigue la clase del cuerpo (p. ej., Clase 150–2500 según ASME B16.34).

Complementos de automatización-:un posicionador acepta una señal de 4 a 20 mA y posiciona la válvula para control proporcional (use un puerto V-o una bola caracterizada para estrangular); los interruptores de límite y los sensores de proximidad retroalimentan el estado abierto/cerrado al PLC/DCS; una válvula solenoide con control manual permite la operación local durante la puesta en servicio.

5. Puntos clave de selección y operación

Interfaz de montaje:Los actuadores se acoplan a la válvula a través de una almohadilla ISO 5211 con patrones de pernos y tamaños de accionamiento definidos - verifique la interfaz y la clasificación de torque del actuador con respecto al torque de apertura y funcionamiento requerido de la válvula, con un margen de seguridad de al menos 1,3 a 1,5 veces.

Calidad del aire:suministre aire limpio, seco,-libre de aceite (o lubricado, según las especificaciones del actuador). Instale una unidad de filtro-regulador-lubricador (FRL) por estación de válvulas y controle la calidad del aire según las clases ISO 8573-1 para evitar rayaduras en los cilindros y la hinchazón del sello.

No aceleres con una bola de O-porta:una válvula de bola de encendido/apagado abierta corre parcialmente el borde de la bola contra el asiento, erosionando ambos. Para regulación, especifique un puerto V-, bola segmentada o caracterizada.

Opciones de tres-vías:Las bolas de puerto L-y T-permiten la desviación o mezcla de dos líneas desde una válvula. - confirme el esquema de flujo (p. ej., puerto T-para mezcla) antes de realizar el pedido, porque L y T no son intercambiables.

Límites de par:nunca apriete demasiado-un accionamiento manual ni atasque el actuador más allá de los topes de carrera - el vástago, la bola y los pernos de tope están diseñados para una envolvente de torsión definida.

6. Conceptos erróneos comunes

Primero, "un actuador más grande siempre es más seguro" - un actuador de gran tamaño puede golpear la bola contra los topes, dañando el vástago y los asientos; En su lugar, ajuste el par de torsión correctamente. En segundo lugar, "el aire comprimido es gratis" - el aire sucio o húmedo es la principal causa de falla de las válvulas neumáticas; La unidad FRL y su programa de mantenimiento son parte del sistema de válvulas, no un accesorio. En tercer lugar, "todas las válvulas de bola son-herméticas a las burbujas", las válvulas - con asiento metálico- y contra incendios-se prueban en clases más flexibles; Sólo especifique la Tasa A cuando el proceso realmente requiera cero fugas. Cuarto, "neumática significa regulación automática" - sin un posicionador, una válvula neumática es simplemente un interruptor remoto de encendido/apagado; La aceleración necesita el bucle del posicionador completo.

7. Preguntas frecuentes

Solicite una cotización Pregunte sobre el tamaño del actuador

Envíenos el tamaño de la válvula, la clase de presión y la posición de falla - combinaremos el actuador neumático y los accesorios.