Cilindro de Carrera Lineal

Retorno por resorte (simple efecto) o doble efecto

500–50,000 lbf (área del diámetro × presión de suministro)

40–150 psi (3–10 bar)

1–12 pulgadas (25–300 mm) lineal

ISO 5211 (interfaz de montaje)

Pistón de doble efecto en barril de cilindro; sello O-ring o de labio; la presión de aire impulsa el pistón en ambas direcciones

Cartuchos de resorte internos (modelos de retorno por resorte); rango ajustable mediante selección de cartuchos

Brida o horquilla ISO 5211; soporte en la horquilla de la válvula; acoplamiento directo del vástago mediante tuerca de acoplamiento o conexión de horquilla.

Potencia del pistón donde el diafragma se queda corto

Los cilindros de carrera lineal sirven para los mismos tipos de válvulas que los actuadores de diafragma: válvulas de globo, compuerta y control que necesitan empuje lineal. Pero resuelven dos problemas que los actuadores de diafragma no pueden.

Mayor empuje en un paquete más pequeño. El diámetro del cilindro reemplaza el área del diafragma. El diámetro es menor que el de un diafragma para un empuje equivalente, porque los cilindros de pistón toleran mayor presión de suministro: hasta 150 psi frente a 80 psi para diafragma. Más presión × menor área = mismo empuje con menos volumen de actuador. En instalaciones verticales y racks de tuberías estrechos donde un actuador de diafragma no cabe entre líneas de tubería adyacentes, el cilindro de pistón se desliza y entrega la fuerza que necesita.

Carrera más larga sin penalización de empuje. Los actuadores de diafragma alcanzan un máximo de aproximadamente 4 pulgadas porque el diafragma se deflecta y pierde área efectiva en recorridos más largos. Los cilindros de pistón simplemente extienden el barril. Carreras de 6, 8 y 12 pulgadas son estándar para válvulas de compuerta con recorrido largo del vástago, y el sello O-ring sigue siendo efectivo en cualquier posición a lo largo del diámetro. La salida de empuje no se degrada con la longitud de carrera: el área del pistón es constante ya sea que el pistón esté a 1 pulgada o 10 pulgadas de la tapa final. Esa consistencia importa en válvulas de compuerta donde la apertura total requiere extensión larga del vástago y la fuerza de asentamiento en cierre total debe coincidir con la fuerza de desasentamiento en apertura total.

La compensación por fricción

Los cilindros de pistón pagan su tamaño compacto con fricción de sello. El O-ring del pistón roza contra el diámetro del cilindro. Esa fuerza de arrastre reduce el empuje neto en el vástago de la válvula: necesita mayor presión de suministro para entregar la misma fuerza efectiva que un actuador de diafragma produce a menor presión. En válvulas on/off donde el vástago recorre toda la carrera en cada ciclo, esa pérdida por fricción es aceptable. La válvula asienta o desasienta independientemente de unos cientos de libras de fricción.

En válvulas de control modulantes, la fricción crea un problema diferente: histéresis. El posicionador ordena un ajuste pequeño, digamos 2% de recorrido del vástago. La fricción absorbe la fuerza de ajuste antes de que el vástago se mueva. El posicionador sobrepasa en el siguiente ajuste. El vástago oscila alrededor de la posición objetivo. El rendimiento del lazo de control se degrada. La válvula oscila. La variable de proceso fluctúa.

Los actuadores de diafragma presentan una fricción de sellado mínima. El diafragma se flexiona libremente, sin fricción de la junta tórica contra la superficie del orificio. Para aplicaciones de modulación donde el posicionamiento preciso es fundamental, los actuadores de diafragma ofrecen mayor precisión de posicionamiento y una respuesta más suave del bucle de control.

Elija según la aplicación

Use cilindros de pistón en válvulas de compuerta con requisitos de carrera larga, en instalaciones donde el espacio no acomoda un actuador de diafragma, y en servicio on/off donde la histéresis no afecta el rendimiento. Use actuadores de diafragma en válvulas de control modulantes donde la precisión de posición es la prioridad. Los dos tipos de actuadores se superponen en los mismos tipos de válvulas pero sirven necesidades operativas diferentes.

R: Cuando la carrera supera las 4 pulgadas, cuando el espacio de instalación no puede acomodar un actuador de diafragma, o cuando hay presión de suministro superior a 80 psi disponible y desea un tamaño compacto de actuador. Las válvulas de compuerta con recorrido de vástago de 6+ pulgadas son la aplicación más común de cilindros.

R: No, dentro del rango nominal. Las juntas tóricas del pistón soportan 150 psi sin problemas de fatiga. El orificio del cilindro y las tapas de los extremos están diseñados para la presión máxima de suministro. Los actuadores de diafragma no pueden soportar esa presión porque el material del diafragma se fatiga bajo repetidas deflexiones a alta presión; el sello del pistón no se deforma, sino que...