Tipos y características de los dispositivos de accionamiento de válvulas (Válvulas Baird)

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El dispositivo de accionamiento de válvulas es un aparato utilizado para operar las válvulas y conectarse a ellas. Este dispositivo puede ser accionado por fuentes de energía manuales, eléctricas, neumáticas, hidráulicas o una combinación de estas. Su movimiento puede controlarse mediante el recorrido que realiza, el par aplicado o la fuerza axial ejercida. La elección del dispositivo de accionamiento de la válvula debe realizarse sobre la base de un conocimiento completo de los tipos y prestaciones de dichos dispositivos, y depende del tipo de válvula, de las especificaciones de funcionamiento del dispositivo, así como de la ubicación de la válvula en la tubería o el equipo. Actualmente, en nuestro país existen dos estándares principales para la conexión de los dispositivos de accionamiento de válvulas: GB/T 12222, “Conexión de dispositivos de accionamiento para válvulas de múltiples giros”, y GB/T 12223, “Conexión de dispositivos de accionamiento para válvulas de un solo giro”. Estos dos estándares son equivalentes a las normas ISO 5210 e ISO 5211, respectivamente. “Conexión de los dispositivos de accionamiento para válvulas de múltiples giros” se aplica principalmente a las dimensiones de conexión entre los dispositivos de accionamiento y las válvulas, en el caso de válvulas de compuerta, válvulas de cierre, válvulas de regulación y válvulas de diafragma. “Conexión de los dispositivos de accionamiento para válvulas de giro parcial” se aplica principalmente a las dimensiones de conexión entre los dispositivos de accionamiento y las válvulas, en el caso de válvulas esféricas, de mariposa y de globo. Los dispositivos de accionamiento de válvulas se pueden clasificar, según su modo de movimiento, en de carrera recta y de carrera angular. El dispositivo de accionamiento de recorrido directo es, en realidad, un dispositivo de accionamiento para válvulas de múltiples giros; se utiliza principalmente en todo tipo de válvulas de compuerta, válvulas de cierre y válvulas de regulación ； Un dispositivo de accionamiento de ángulo limitado es un sistema de accionamiento que permite solo un giro de 90°; se utiliza principalmente en todo tipo de válvulas esféricas, válvulas de mariposa, entre otras. Los dispositivos de accionamiento de válvulas se pueden clasificar según la fuente de energía en tipos manuales (con manijas o volantes, con palancas de resorte), eléctricos (electromagnéticos, con motores eléctricos), neumáticos (con diafragmas, cilindros, álabes, motores de aire, combinaciones de membranas y engranajes ratchets), hidráulicos (con cilindros hidráulicos, motores hidráulicos) y de tipo accionamiento combinado (eléctrico-hidráulico, neumático-hidráulico). Entre los diversos tipos de dispositivos de accionamiento para válvulas, los dispositivos eléctricos son los más utilizados; se emplean principalmente en válvulas de circuito cerrado. Los dispositivos neumáticos se utilizan ampliamente en aplicaciones donde son necesarias condiciones a prueba de explosiones. Entre ellos, los dispositivos neumáticos de tipo membrana se emplean principalmente en válvulas de regulación. Los dispositivos hidráulicos se utilizan ampliamente en las válvulas de corte de emergencia naturales de las tuberías de transporte a larga distancia y en las válvulas de alivio de presión en las plataformas petrolíferas. La rueda de mano de los dispositivos manuales se instala, en su mayoría, en las válvulas de cierre y compuertas de baja y media presión ； Las manijas se utilizan en válvulas de cierre de alta y muy alta presión, válvulas esféricas y grifos, entre otras clases de válvulas. Dispositivo de accionamiento por gas-líquido, utilizado principalmente en tuberías de transporte de gas en entornos al aire libre sin alimentación eléctrica; su fuente de energía es el gas presente en las tuberías. I. Dispositivo manual de válvulas. Las válvulas accionadas manualmente son las más utilizadas en tuberías bajo diversas condiciones operativas. Uno es accionado directamente por una rueda manual o un mango, mientras que el otro es accionado por la rueda manual a través de una transmisión de engranajes. 1) Rueda manual o mango. Por lo general, cuando el par de apertura y cierre es relativamente bajo, la fuerza física normal de una persona o, como máximo, de dos personas es suficiente para abrir y cerrar la válvula. Por lo general, el material de las ruedas manuales o mangos es hierro forjado, hierro fundido nodular o acero al carbono; también se pueden utilizar aleaciones de aluminio o plástico. 2) Volante de impacto. En las válvulas de alta presión, para aumentar el par de torsión necesario para su operación, se suele utilizar un volante de tipo de impacto. En las manivelas de tipo de impacto, existe un espacio adecuado entre la manivela y la tuerca del vástago de la válvula, lo que permite que la manivela gire por sí sola hasta cierto ángulo. En el momento en que se abre o cierra la válvula, se puede girar bruscamente la manivela, lo que genera una fuerza de impacto sobre la tuerca del vástago. Esta fuerza de impacto puede ser **mayor que la de una manivela normal**, lo que aumenta el par de torsión necesario para abrir o cerrar la válvula. 3) Dispositivo manual de transmisión por engranajes. Cuando se requiere una fuerza considerable para operar la válvula con una sola persona, generalmente se utiliza un sistema de engranajes o tornillos sinfín, a fin de reducir la fuerza necesaria para abrir y cerrarla. Los sistemas de transmisión por engranajes incluyen transmisiones por engranajes rectos y engranajes helicoidales. La relación de transmisión de los engranajes suele ser de 1:3, y se utiliza con frecuencia en válvulas de compuerta y válvulas de cierre. La transmisión por engranajes incluye la transmisión por engranajes abiertos de primer nivel y la transmisión por engranajes cerrados de segundo nivel; actualmente, se utiliza con mayor frecuencia la transmisión por engranajes cerrados de segundo nivel. **Ventajas y desventajas de los dispositivos manuales**
**Ventajas del método de operación manual:**
– Mecanismo de transmisión por vástago roscado en la parte superior:
a. Estructura simple.
b. Bajo costo.
**Desventajas:**
a. La posición de instalación es elevada, lo que dificulta su operación.
b. Se necesita espacio en la parte superior para instalar el mecanismo de conexión lateral.
– Mecanismo de conexión lateral:
a. Es fácil de utilizar.
b. Puede generar altas tensiones en las estructuras de soporte debido a las vibraciones; además, es susceptible a la corrosión.
– Mecanismo de transmisión por tornillo sinfín:
a. Permite un sellado y lubricación completos.
b. Aumenta la altura del dispositivo de accionamiento.
Al utilizar un cierre de emergencia manual, hay que tener en cuenta el tiempo necesario para girar completamente la rueda manual.
La regulación manual es sencilla y económica. Sin embargo, las vibraciones pueden dañar los componentes internos de la válvula o romper las estructuras de soporte hechas de hierro fundido.

**II. Dispositivos eléctricos para válvulas**
Los dispositivos eléctricos para válvulas se dividen en dos tipos, según su modo de funcionamiento: tipo Z (con rotación completa) y tipo Q (con rotación parcial), como se muestra en la Figura 1 y Figura 2 respectivamente. El primero se utiliza en válvulas con vástago elevador, como válvulas de compuerta, válvulas de cierre, válvulas de regulación y válvulas de diafragma, entre otras ； Este último se utiliza en válvulas como válvulas esféricas, válvulas de globo y válvulas de mariposa, que se abren y cierran en un rango de 90°. **Ventajas y desventajas de los dispositivos eléctricos para válvulas**
**Ventajas:**
a. Gran versatilidad; no se ven afectados por la temperatura del ambiente.
b. Amplio rango de par de salida.
c. Fácil control, lo que facilita la automatización de los sistemas de procesamiento.
d. Posibilidad de miniaturización.
e. Tienen capacidad de bloqueo automático.
f. Fácil instalación, mantenimiento y reparación.

**Desventajas:**
a. Estructura compleja.
b. Baja eficiencia mecánica; generalmente solo entre el 25% y el 60%.
c. La velocidad de rotación no puede ser demasiado alta ni demasiado baja.
d. Son susceptibles a cambios en la tensión y frecuencia de la fuente de alimentación.

**III. Dispositivos neumáticos para válvulas**
Los dispositivos neumáticos para válvulas se utilizan ampliamente en entornos donde es necesario evitar explosiones. Según sus características estructurales, se pueden dividir en tres tipos: dispositivos neumáticos de tipo membrana, dispositivos neumáticos de tipo cilindro y dispositivos neumáticos de tipo oscilante. Además, también existen dispositivos neumáticos basados en motores neumáticos. Dispositivos neumáticos típicos y sistemas de circuito neumático. Estructura del dispositivo neumático de un solo cilindro
Ventajas:
a. Estructura simple.
b. Es fácil obtener la fuente de aire necesaria.
c. Se puede lograr una alta velocidad de apertura y cierre.
d. Se pueden instalar accionadores que permiten ajustar la velocidad de apertura y cierre según sea necesario.
e. El gas es altamente compresible, lo que permite un cierre elástico.

Desventajas:
a. En comparación con los dispositivos hidráulicos, su estructura es más grande; por lo tanto, no son adecuados para válvulas de gran diámetro y alta presión. b. Dado que los gases son compresibles, su velocidad no es fácil de mantener uniforme. IV. Dispositivos hidráulicos: Los dispositivos hidráulicos para válvulas están compuestos por tres partes principales: la fuente de energía, el mecanismo de control y el mecanismo de actuación. La función de la fuente de energía es transformar la potencia útil del motor eléctrico o neumático en energía hidráulica, que se utiliza para el transporte del fluido. La parte de control está compuesta por válvulas de control, como las válvulas de control de presión, las válvulas de control de caudal, las válvulas de control de dirección y los sistemas de control eléctrico. Existen dos tipos de actuadores: uno es el actuador de cilindro hidráulico, que permite un movimiento lineal de ida y vuelta ； Otra opción es el actuador de motor de aceite, que permite realizar movimientos de rotación. **Ventajas y desventajas de los dispositivos hidráulicos**
**Ventajas:**
a. Estructura simple, compacta y de pequeño tamaño.
b. Fuerza de salida elevada; transmisión suave y fiable.
c. Es fácil obtener velocidades bajas o altas; la regulación de la velocidad es sencilla.
d. Permite un control automático a larga distancia.
e. La viscosidad del aceite hidráulico mejora la eficiencia; además, el aceite tiene propiedades autolubricantes y antioxidantes.

**Desventajas:**
a. La temperatura del aceite provoca cambios en su viscosidad.
b. Los componentes hidráulicos y las tuberías pueden filtrarse fácilmente.
c. El montaje y la reparación de las tuberías son complicados.
d. No es adecuado para realizar todo tipo de operaciones con señales.

**V. Dispositivos de accionamiento sincronizado**
Los dispositivos de accionamiento hidráulico pueden combinarse con sistemas eléctricos y neumáticos para formar sistemas de accionamiento eléctrico-hidráulico o neumático-hidráulico. La Figura 9 muestra la válvula de corte de emergencia de tipo neumohidráulico del sistema de regulación de corte de tuberías. Ventajas y desventajas de los dispositivos de accionamiento electrohidráulicos
**Ventajas:**
a. Gran fuerza de salida.
b. Acción rápida para abrir y cerrar las válvulas.

**Desventajas:**
a. Alto costo.
b. Estructura compleja.

Ventajas y desventajas de los dispositivos de accionamiento neumohidráulicos
**Ventajas:**
a. Estructura compacta; transmisión suave; se puede obtener un gran par de torsión.
b. Se puede elegir la fuente de energía más económica y adecuada según las condiciones de uso en el sitio.
c. Se puede ajustar con precisión el par de torsión máximo mediante válvulas de alivio de presión.
d. Fácil regulación de la velocidad; rango amplio de ajuste, además de ser una regulación continua.
e. Puede adaptarse a las necesidades de control automático de diferentes tipos.
f. En los sistemas de accionamiento de válvulas, se pueden utilizar acumuladores.

**Desventajas:**
a. Alto costo.
b. Estructura compleja; fiabilidad reducida