Actuadors elèctrics i pneumàticsper a vàlvules de canonada: sembla que els dos tipus d'actuadors són força diferents, i l'elecció s'ha de fer segons la font d'alimentació disponible al lloc d'instal·lació. Però, de fet, aquesta opinió és esbiaixada. A més de les principals i òbvies diferències, també tenen una sèrie de característiques úniques menys òbvies.

Els actuadors elèctrics i pneumàtics són els dos mecanismes d'accionament més utilitzats en els sistemes d'automatització. Normalment, la decisió de selecció de l'actuador es pren en la fase de disseny bàsic i s'utilitzarà fins al final del cicle de vida després de la instal·lació.

A l'hora de triar el tipus d'alimentació de l'actuador, sovint la gent no té en compte els paràmetres del medi de procés a la canonada, sinó que només presta atenció als materials de referència interns del dissenyador, a la situació del subministrament d'energia o a si el lloc pot subministrar una gran quantitat de gas prefabricat.

Tanmateix, durant el funcionament, sovint es constata que algunes vàlvules han d'estar equipades amb actuadors, o que els paràmetres del medi de procés en algunes vàlvules canviaran. Aleshores sorgeix la pregunta: hauria de conservar l'actuador original o substituir-lo per un altre actuador per millorar el rendiment?

Vida útil més llarga

Aquest article introduirà i compararà les principals característiques de rendiment dels actuadors elèctrics i pneumàtics.

En circumstàncies normals, els fabricants garanteixen 10.000 cicles de funcionament per als actuadors elèctrics i 100.000 cicles de funcionament per als actuadors pneumàtics. Òbviament, pel que fa al nombre de cicles de funcionament, l'actuador pneumàtic té una vida útil més llarga a causa de la seva estructura més senzilla. A més, la superfície de contacte de fricció de l'actuador pneumàtic està feta d'elastòmer o polímer, i les juntes tòriques desgastades i els elements guia de plàstic són fàcils de substituir.

Com a actuador elèctric, normalment hi ha una caixa de canvis reductora des del motor fins a l'eix de sortida. Hi ha molts engranatges que engranen entre si, que es desgastaran durant el funcionament. També val la pena assenyalar que no cal canviar el greix lubricant durant tot el cicle de vida de l'actuador pneumàtic.

Parell

Un dels paràmetres de rendiment més importants dels actuadors de vàlvules de canonada és el parell. El parell d'un actuador elèctric depèn del disseny (component constant) i del voltatge aplicat a l'estator. El parell d'un actuador pneumàtic depèn del disseny (component constant) i de la pressió del subministrament d'aire subministrat a l'actuador pneumàtic.

Generalment, el parell de l'actuador ha de ser superior al parell màxim de la vàlvula o superior al parell necessari per moure l'element de tancament. En l'ús real, el parell real de la vàlvula pot ser superior al parell màxim indicat per la marca comercial del fabricant i també superior al parell màxim de l'actuador. Sens dubte, això és una emergència.

Si continueu fent funcionar l'actuador, podeu causar danys a l'actuador i a la vàlvula. Si el parell de la vàlvula augmenta, el motor augmentarà gradualment el parell fins que arribi al valor de tracció (el valor de tracció). Això significa que l'estructura mecànica es veu obligada a generar i suportar un parell excessiu més enllà del rang de disseny.

Protecció contra sobretorque

Per evitar que l'equip es faci malbé en les condicions esmentades anteriorment, l'actuador elèctric pot estar equipat amb alguns dispositius especials. El més comú és l'interruptor de parell, que pot ser mecànic (el principi de funcionament comú és que l'engranatge sense fi es mou axialment linealment en estat de sobreparell); també pot ser electrònic (el principi comú és mesurar el corrent de l'estator o l'efecte Hall). Quan el parell supera el valor màxim dissenyat, l'interruptor de parell pot tallar el voltatge de l'estator i aturar el motor de l'actuador. No cal protecció contra sobreparell en els actuadors pneumàtics. Si el parell aplicat a la vàlvula supera el límit especificat, les propietats físiques de l'aire comprimit faran que l'actuador pneumàtic deixi de funcionar. A diferència dels actuadors elèctrics, el parell de sortida dels actuadors pneumàtics no superarà el límit de disseny. Es pot considerar que si la vàlvula de la canonada està equipada amb un actuador pneumàtic, s'elimina el risc de fallada de l'equip a causa del parell que supera el valor especificat.

Disseny a prova d'explosions

Si hi ha mercaderies perilloses a l'entorn d'ús, els equips elèctrics poden provocar una explosió. Pel que fa als nivells i mètodes de protecció en entorns perillosos, no s'inclouen en aquest article a causa de limitacions d'espai.

No obstant això, encara cal emfatitzar que els equips a prova d'explosió s'han d'utilitzar en entorns amb materials perillosos.

En comparació amb els actuadors elèctrics estàndard industrials convencionals, els actuadors elèctrics a prova d'explosió per a vàlvules de canonada són més cars i tenen un disseny més complicat. Fins i tot si l'actuador pneumàtic s'utilitza en un entorn perillós, no hi ha risc potencial d'explosió. Per als actuadors pneumàtics, el disseny especial per a entorns perillosos també es limita a posicionadors, vàlvules solenoides i interruptors de límit (Figura 1-3). En conseqüència, si s'utilitza un actuador pneumàtic amb un accessori a prova d'explosió per fer funcionar una vàlvula de canonada, el cost serà significativament inferior al d'un actuador elèctric a prova d'explosió amb la mateixa funció.

Posicionament

Els actuadors pneumàtics tenen un dels inconvenients més importants. Quan l'actuador arriba a la meitat de la carrera, el posicionament és més complicat, cosa que significa que el posicionament del carret de la vàlvula de control és més difícil.

A causa de les característiques físiques de l'aire, la precisió de posicionament dels actuadors pneumàtics és diverses vegades inferior a la dels actuadors elèctrics. Si l'actuador elèctric adopta un motor pas a pas, la seva precisió de posicionament és diversos ordres de magnitud superior a la d'un actuador pneumàtic equipat amb un posicionador. Aquest últim només es pot utilitzar per a sistemes que no requereixen una alta precisió de posicionament o precisió de control. Els actuadors pneumàtics utilitzats en vàlvules de canonada tenen les seves pròpies característiques en el disseny estructural: tots els components del sistema de control estan instal·lats a la superfície exterior de l'actuador o fora de l'estructura principal. Si cal canviar el mode de funcionament de desactivat a control, cal substituir la vàlvula solenoide per un posicionador. Com que aquests dos components estan instal·lats a l'exterior de l'actuador pneumàtic i el disseny de la superfície d'acoblament és el mateix, és més convenient treure el distribuïdor i instal·lar el posicionador. En altres paraules, el mateix actuador pneumàtic es pot utilitzar tant per a l'apagada com per al control substituint els accessoris corresponents (Figura 1-2).