¿Cómo funciona una válvula de control neumática? Guía completa con diagramas

A válvula de control neumática Es esencial controlar el flujo de gases o fluidos en diversas industrias mediante el uso de aire comprimido. Como resultado, se puede controlar eficazmente el flujo de aire o gas a los demás componentes de un sistema neumático. 

Tener una comprensión integral de los mecanismos internos de la válvula de control neumática puede proporcionar información importante sobre su control de procesos y mucho más. 

Continúe leyendo si desea aumentar su conocimiento sobre estas válvulas, desde cómo funcionan hasta su mantenimiento. 

¿Cómo funciona la válvula?

Una válvula de control neumática utiliza aire comprimido; gestiona su presión y caudal para permitir que otros dispositivos del sistema neumático funcionen eficientemente. Primero, es crucial analizar algunos de sus componentes clave que contribuyen a su principio de funcionamiento. 

Solenoide

Incluye un material flexible denominado diafragma. Este componente recibe la orden del posicionador para abrir o cerrar la válvula a través del vástago mediante aire comprimido. 

Cuerpo de la válvula

Este se compone de los demás componentes de la válvula de control neumático, como el obturador o disco, el asiento y el actuador. Es el que determina la trayectoria del flujo en esta válvula.

Posicionador de válvula neumática

Este componente también actúa como suministro de aire y posiciona con precisión el vástago de la válvula de control para abrirla o cerrarla. Ajusta la presión de aire suministrada al actuador para determinar cuánto se abre o cierra la válvula en respuesta a la señal del controlador.

Controlador de válvula neumática

Un componente importante para las válvulas de control neumáticas, ya que mide diferentes factores como la presión y la temperatura. Por lo tanto, puede enviar comandos o señales al posicionador para ajustar la presión de aire y mantener un funcionamiento seguro. 

¿Cuál es el principio de funcionamiento de la válvula de control neumática?

El controlador enviará una señal neumática cuando sea necesario cerrar o abrir la válvula. El posicionador convertirá la señal en presión de aire según sus comandos antes de enviarla al actuador. 

Finalmente, el diafragma y el vástago del actuador se mueven cuando el posicionador ajusta el aire que se le suministra. Como resultado, dependiendo de la posición del vástago que afecta al componente de sellado, este bloqueará el flujo para impedir el paso del aire a través de la válvula o lo permitirá. 

Para una explicación detallada de los componentes de la válvula de control y su función en el bucle de control de procesos, consulte nuestra guía de roles de válvulas de control.

Principio de funcionamiento paso a paso:
1. Generación de señal: El controlador PID detecta una desviación del proceso y envía una señal eléctrica de 4-20 mA al posicionador de la válvula.
2. Conversión de señal (I/P): El convertidor I/P (corriente a presión) del posicionador transforma la señal de 4-20 mA en una señal neumática proporcional de 3-15 psi.
3. Cálculo del posicionador: El posicionador compara la posición deseada de la válvula (de la señal) con la posición real (del enlace de retroalimentación del vástago) y calcula el ajuste de presión de aire necesario.
4. Accionamiento del actuador: El posicionador modula el suministro de aire a la cámara del diafragma del actuador. Una presión más alta empuja el diafragma hacia abajo (cerrando la válvula en un diseño a prueba de apertura); una presión más baja permite que el resorte empuje hacia arriba.
5. Posicionamiento de la válvula: El vástago mueve el tapón o disco a la posición calculada, cambiando el área del paso de flujo y ajustando la variable del proceso.
6. Bucle de retroalimentación: La nueva posición se retroalimenta al posicionador, que realiza ajustes finos hasta alcanzar la posición deseada (típicamente dentro de una precisión de ±0.5%).

Si desea obtener más información sobre el principio de funcionamiento de la válvula de control neumático, esta información detallada... video Podría ayudarte. 

Tipos de válvulas de control neumáticas

Válvula de control de flujo neumática

Esta válvula de control neumático es adecuada para controlar la velocidad del aire que entra o sale del actuador. Este tipo está disponible en varios diseños, como válvulas de mariposa y válvulas de bola, que también pueden combinarse con otros mecanismos, como sistemas de cremallera y piñón.

Válvula de control manual neumática

Como su nombre indica, los operadores son responsables de operar este tipo de válvula de control neumático. Por lo tanto, esta válvula puede estar equipada con palancas o botones para gestionar eficazmente el aire comprimido. 

Válvula de control direccional neumática

Contaba con múltiples puertos de conexión, lo que permitía a los usuarios controlar la trayectoria del aire y distribuirlo entre diferentes componentes. Sus diseños pueden tener de 2 a 5 aberturas.

Modos de acción a prueba de fallos: Las válvulas de control neumático están diseñadas con una acción a prueba de fallos que determina el comportamiento al perder el suministro de aire:

Modos de acción a prueba de fallos

La selección se basa en el análisis HAZOP y los requisitos de SIL (Nivel de Integridad de Seguridad) según IEC 61508.

Válvula de control con actuador neumático: mejores prácticas de mantenimiento y resolución de problemas

Inspeccione periódicamente la válvula de control neumático para detectar daños como fugas, desgaste y corrosión en sus componentes. Además, considere apretar frecuentemente todas las tuercas y tornillos para evitar fugas o reemplazarlos inmediatamente si es necesario.

Comparación de actuadores neumáticos vs. eléctricos vs. hidráulicos:
• Neumático: Respuesta rápida (0.5-2 s), menor costo, a prueba de fallos mediante resorte, pero fuerza limitada (máx. ~2000 Nm) y requiere infraestructura de suministro de aire.
• Eléctrico: Alta precisión, alta fuerza (5000+ Nm), no necesita suministro de aire, pero respuesta más lenta (3-10 s), mayor costo y la acción a prueba de fallos requiere respaldo de batería.
• Hidráulico: Mayor fuerza (100.000+ Nm), muy rápido, pero requiere unidad de potencia hidráulica, alto mantenimiento y posibles peligros de fugas.
Regla general: Neumático para la mayoría de los bucles de control de procesos, Eléctrico para válvulas grandes o ubicaciones remotas, Hidráulico para requisitos de fuerza extrema.

Regla general: Neumático para la mayoría de los bucles de control de procesos, Eléctrico para válvulas grandes o ubicaciones remotas, Hidráulico para requisitos de fuerza extrema.

Para aplicaciones donde el mantenimiento hidráulico se está volviendo problemático, considere válvulas de control direccional neumáticas como una alternativa.

Si la válvula no cierra o abre correctamente, inspecciónela para detectar residuos u óxido, y limpie y lubrique todos los componentes internos para garantizar un funcionamiento correcto. Además, si la válvula no responde rápidamente a la señal de control, inspeccione la ruta de suministro de aire para detectar residuos que obstruyan su funcionamiento. 

Aplicaciones comunes de las válvulas de control neumáticas: Las válvulas de control neumáticas se utilizan ampliamente en: (1) Instalaciones de procesamiento de petróleo y gas para la regulación de presión y flujo, (2) Plantas químicas para el control de la temperatura de reacción, (3) Centrales eléctricas para el control de agua de alimentación de calderas y vapor, (4) Tratamiento de agua para la dosificación de productos químicos y el control de filtración, (5) Alimentos y bebidas para el control de procesos CIP (Clean-in-Place), (6) Fabricación farmacéutica para el control de procesos estériles. El tiempo de respuesta rápido y la capacidad inherente a prueba de fallos hacen de la actuación neumática la opción preferida para los bucles críticos de seguridad.

Si tienes más preguntas, no dudes en contactarnos. Gowin, e incluso considerar asociarse con ellos para sus futuras válvulas de control neumáticas confiables.