Funcionamiento de la Cámara de Control en Válvulas Hidráulicas
Para cerrar la válvula, introducimos agua a presión en la cámara de tal forma que la ecuación de fuerzas resultantes sea: P3xA2 > P1xA1. Para abrir la válvula, liberamos el agua de la cámara y la ecuación se transforma en: P3xA2 < P1xA1.
El Posicionador de Válvula: Definición y Función
Un posicionador de válvula es básicamente un dispositivo que sensa tanto la señal de un instrumento (controlador) como la posición del vástago de una válvula. Su función principal es asegurar que la posición de este vástago corresponda a la señal de salida del controlador o regulador. Por ejemplo, si el posicionador recibe una señal neumática del 35%, debe dar la suficiente presión de aire al actuador para hacer que el recorrido del vástago sea del 35% de todo su rango.
Parámetros Clave para la Selección de Válvulas
Al seleccionar una válvula, es crucial considerar diversas características del fluido y del entorno operativo:
- La presión es un factor esencial que habrá que tener en cuenta para evitar infradimensionar o sobredimensionar la válvula.
- Deberá identificarse la temperatura de servicio, es decir, la temperatura del fluido en circulación, así como la temperatura ambiente. Es importante conocer las temperaturas extremas a las que debe someterse la válvula.
- La presión de servicio, es decir, la presión a la que se somete el fluido en la válvula.
- El caudal de fluido y la velocidad de circulación.
- El diámetro nominal, para evitar el sobredimensionamiento o el infradimensionamiento.
Cavitación y Vaporización en Válvulas de Control: Impacto y Consecuencias
La cavitación con formación de vapor consiste en un crecimiento explosivo de una burbuja de vapor dentro de un líquido, cuyo resultado es una vaporización local del fluido. La formación de la burbuja va seguida por un rápido aplastamiento o implosión de la misma, debido a la recondensación del vapor. La secuencia de cambio de fase es causada por fluctuaciones de la presión local en el líquido. La vaporización es un fenómeno termodinámico con su génesis similar a la cavitación. Sin embargo, en el caso de la vaporización, las burbujas de vapor permanecen en la corriente del fluido en lugar de implosionar.
La cavitación y la vaporización constituyen una preocupación en el sector de válvulas de control, no solo porque disminuyen el caudal que puede pasar a través de las válvulas de control, sino también porque generan ruido, vibraciones y daños materiales.
Características Inherentes de la Válvula y su Selección
La característica de un fluido incompresible fluyendo en condiciones de presión diferencial constante a través de una válvula se denomina característica de caudal inherente. Se representa usualmente considerando como abscisas la carrera de obturador y como ordenadas el porcentaje de caudal máximo bajo una presión diferencial constante. Los tres tipos de válvulas más comúnmente usados son:
- Abertura Rápida
- Lineal
- Isoporcentual
Funcionamiento de los Servomotores para Accionamiento de Válvulas
Existen diversos tipos de servomotores utilizados para el accionamiento de válvulas, cada uno con sus particularidades:
Servomotores Hidráulicos
Consisten en una bomba de accionamiento eléctrico que suministra fluido hidráulico a una servoválvula. Los servomotores hidráulicos se caracterizan por ser extremadamente rápidos.
Servomotores Eléctricos
La estructura de un actuador eléctrico es simple; solo requieren de energía eléctrica como fuente de poder. Son altamente versátiles y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entre la fuente de poder y el actuador.
Servomotor Neumático
Constan de un diafragma, un vástago y un resorte. Lo que se busca es que a cada valor de la presión recibida por la válvula corresponda una posición determinada del vástago. Al aplicar una cierta presión sobre el diafragma, el resorte se comprime de tal modo que el mecanismo empieza a moverse y sigue moviéndose hasta que llega a un equilibrio entre la fuerza ejercida por la presión del aire sobre el diafragma y la fuerza ejercida por el resorte.
Servomotor Digital
Disponen de compuertas neumáticas accionadas por electroválvulas que, a su vez, son excitadas por la señal de salida binaria de un microprocesador.
Inconvenientes de las Válvulas Motorizadas Eléctricas
(Nota: El documento original no proporciona una respuesta a esta pregunta. Se mantiene la pregunta según las instrucciones.)
Posicionamiento de Motores Paso a Paso y Servomotores
Motor Paso a Paso (Stepper)
El motor paso a paso (Stepper), conocido también como motor de pasos, es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos. Esto significa que es capaz de girar una cantidad de grados (paso o medio paso) dependiendo de sus entradas de control.
Servomotor
Los servomotores son un tipo especial de motor de corriente continua que se caracterizan por su capacidad para posicionarse de forma inmediata en cualquier posición dentro de su intervalo de operación. Para ello, el servomotor espera un tren de pulsos que se corresponde con el movimiento a realizar. Están generalmente formados por un amplificador, un motor, un sistema reductor compuesto por ruedas dentadas y un circuito de realimentación, todo en una misma caja de pequeñas dimensiones. El resultado es un servo de posición con un margen de operación de aproximadamente 180°. Se dice que el servo es un dispositivo con un eje de rendimiento controlado, ya que puede ser llevado a posiciones angulares específicas al enviar una señal codificada. Con tal de que exista una señal codificada en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del engranaje. Cuando la señal codificada cambia, la posición angular de los piñones cambia.
Funcionamiento de Codificadores y Resolvers
Codificador
Un codificador es un circuito con 2N entradas y N salidas, cuya misión es presentar en la salida el código binario correspondiente a la entrada activada. Los codificadores nos permiten compactar la información generando un código de salida a partir de la información de entrada.
Resolver
Un resolver es un sensor analógico de posición rotatoria, a diferencia del encoder que realiza sus lecturas por medio de pulsos digitales. Este tipo de dispositivos son la parte principal de un servomotor. Nosotros nos encargamos de asegurar su correcto funcionamiento en el sistema, ajustándolo de acuerdo a las especificaciones del fabricante.
Aplicaciones del Motor Brushless
Actualmente, los motores Brushless se emplean en sectores industriales tales como automoción, aeroespacial, consumo, medicina, equipos de automatización e instrumentación.