marzo 11, 2026
Comprender la vida útil de un actuador (y por qué debería importarte)
Segunda parte: Una visión práctica de los tipos de actuadores y las ventajas de unos frente a otros
Por Dave Hurley, responsable de información de productos
Un «ciclo de actuación» se define como el resultado de que un actuador accione una válvula para abrirla y luego cerrarla en un entorno de proceso instalado. El número total esperado de veces que el actuador puede abrir/cerrar una válvula determinada en condiciones ideales es la vida útil del ciclo del actuador. Sin embargo, la vida útil de un actuador no es fija y varía mucho en función de las condiciones de funcionamiento de la válvula conectada al actuador. Otros factores, como el ciclo de trabajo, el entorno y la clasificación de la carcasa, la fuente de alimentación y la señal de control, el tamaño adecuado del actuador y la frecuencia de uso, pueden influir en la vida útil del actuador.
Los fabricantes diseñan actuadores para que sean soluciones robustas y duraderas de accionamiento automatizado de válvulas. Los entornos en los que se utilizan los actuadores pueden variar mucho, incluyendo procesos tanto en interiores como en exteriores. El funcionamiento de los actuadores puede variar desde la sencilla tarea de hacer girar válvulas de bola o de mariposa de un cuarto de vuelta hasta operaciones más avanzadas de múltiples vueltas que se encuentran en válvulas de diafragma o de compuerta. Sea cual sea la aplicación o el entorno, siempre debes asegurarte de que un actuador está a la altura de la tarea de abrir y cerrar repetidamente una válvula.
Hablaremos de dos tipos principales de actuadores: neumáticos y eléctricos; ambos ofrecen distintas ventajas de rendimiento en aplicaciones concretas. La elección del actuador se basa en el coste, la disponibilidad de recursos y la capacidad de anular manualmente la válvula a una posición abierta o cerrada en caso de pérdida de energía.
Los actuadores no son de talla única; lo ideal es emparejarlos con válvulas que cumplan los requisitos de tamaño y par adecuados. Como norma general, un actuador debe ser capaz de proporcionar aproximadamente un 25% más de par de salida disponible que los requisitos de la válvula que acciona. Este amortiguador garantiza un funcionamiento fiable en toda la gama de condiciones en las que debe funcionar la válvula. Veamos ahora con más detalle qué debe influir en tu decisión a la hora de elegir entre un actuador neumático y uno eléctrico.
Actuadores neumáticos son una solución excelente para muchas necesidades de automatización de válvulas. Se pueden suministrar en versión de simple efecto (aire para abrir, resorte para cerrar) o de doble efecto (aire para abrir, aire para cerrar), y están disponibles con diseño de piñón y cremallera. Además, los actuadores neumáticos cuentan con una interfaz de solenoide NAMUR para el paso del aire de alimentación y una interfaz de montaje de final de carrera NAMUR. Como un actuador neumático necesita aire comprimido para funcionar, habría que instalar y mantener un compresor y un sistema de tuberías de aire comprimido, además de cumplir con los requisitos eléctricos necesarios para que el solenoide accione el actuador. La mayoría de los actuadores neumáticos no incluyen de serie un accionamiento manual desacoplable. Los actuadores neumáticos son muy adecuados para ciclos rápidos y repetidos de apertura y cierre de la válvula y no presentan problemas relacionados con el ciclo de trabajo.
Actuadores eléctricos son una solución excelente para muchas necesidades de automatización de válvulas. Los actuadores eléctricos están disponibles en una gran variedad de tensiones de entrada y suelen incluir de serie un sistema de accionamiento manual desconectable. Están calibrados para los topes de apertura y cierre, e incluyen un tiempo de ciclo fijo de 90 grados. Otras características incluyen un grado de protección según el entorno, indicadores visuales de posición y secuencias de confirmación de posición que se envían a un PLC. Los actuadores eléctricos son ideales para aplicaciones en interiores, ya que se pueden usar en cualquier lugar donde haya una fuente de alimentación. Los actuadores eléctricos también necesitan un tiempo de reposo para limitar la acumulación de calor interno, lo que da lugar a un ciclo de trabajo nominal que tiene en cuenta el tiempo de enfriamiento necesario para evitar que el motor se sobrecaliente. Estos actuadores están disponibles en diseños de tipo «abierto/cerrado», «modulante», «a prueba de fallos» o «modulante a prueba de fallos», adecuados para distintos requisitos de aplicación.
El ciclo de trabajo se aplica exclusivamente a los actuadores eléctricos. Es un equilibrio entre el porcentaje de tiempo que el motor del actuador está en marcha y el tiempo que el actuador está en reposo. El ciclo de trabajo puede expresarse con la fórmula siguiente:
Respetar el valor nominal del ciclo de trabajo evita que el motor se sobrecaliente, prolongando así la vida útil del actuador al proporcionarle tiempo de enfriamiento. Factores como seguir la regla general de «par nominal de salida de la válvula más un 25%» también ayudan a garantizar que el actuador se mantenga dentro del rango de ciclo de trabajo nominal. Además, la temperatura y la humedad ambientales pueden afectar negativamente a la capacidad de los actuadores para disipar el calor, reduciendo así la capacidad de mantener el ciclo de trabajo nominal.
El entorno de funcionamiento del actuador puede influir negativamente en su vida útil. Los actuadores eléctricos prefieren entornos secos y de baja humedad siempre que sea posible. Los actuadores neumáticos son menos susceptibles a estos efectos adversos y pueden encontrarse en algunos de los entornos más duros y difíciles.
La clasificación de la envolvente afecta principalmente a los actuadores eléctricos, pero también puede aplicarse a los actuadores neumáticos. Cuando se añade un final de carrera, un solenoide o un posicionador a la válvula y al actuador, cada accesorio tiene su propia clasificación de caja eléctrica. La norma NEMA de clasificación de envolventes se indica a continuación como referencia:
En general, las clasificaciones NEMA Tipo 4 y NEMA Tipo 4X con resistencia añadida a la corrosión (para ubicaciones generales) son los objetivos de diseño de carcasa más comunes. Proporcionan una buena gama de entornos de trabajo, siempre que el actuador no se encuentre en una ubicación peligrosa. Algunos actuadores pueden tener una clasificación NEMA Tipo 6 para inmersión temporal; sin embargo, un actuador neumático con un solenoide montado a distancia es una solución mucho mejor para entornos de inmersión temporal, ya que proporcionará una mayor vida útil del producto.
Tanto los actuadores neumáticos como los eléctricos necesitan una fuente de alimentación y una señal de control conmutable para accionar la válvula accionada (y, como ya se ha dicho, los actuadores neumáticos también necesitan un sistema de aire comprimido). Los actuadores eléctricos requieren una alimentación constante, sin picos de potencia, sobretensiones ni alimentaciones cruzadas. Al configurar un grupo de actuadores eléctricos accionados por condensador con motor inversor, cada actuador necesitará su propio interruptor o contactos de relé para evitar la alimentación cruzada entre actuadores. Este fenómeno provocaría la alimentación de ambos bobinados, creando una lucha interna de potencia y generando un calor extremo en el motor. Los actuadores neumáticos no tienen este problema porque su solenoide puede montarse en banco y alimentarse colectivamente. Los casos de alimentación cruzada pueden acortar drásticamente la vida útil de un actuador eléctrico, por lo que evitarlos es fundamental para la fiabilidad, la precisión de parada de posición y la previsibilidad del rendimiento.
Tanto los modelos neumáticos como los eléctricos requieren el dimensionamiento adecuado del actuador a la válvula que accionan. Todos los actuadores tienen un par de salida nominal, mientras que todas las válvulas tienen unos requisitos de par para abrirse y cerrarse. Para mantener la vida útil deseada, es fundamental asegurarse de que la válvula se combine inicialmente con un actuador capaz de generar un par superior al 25 % del «máximo» par de funcionamiento de la válvula. ¿Qué es el «máximo» par de funcionamiento y por qué no es un requisito constante? En una válvula de bola, el par suele ser estable a lo largo de la rotación de 90 grados, desde la posición abierta hasta la cerrada; sin embargo, en una válvula de mariposa hay que tener en cuenta otros factores. Las válvulas de mariposa tienen valores de par adicionales: par de desprendimiento y par de apriete. Estos valores son mucho mayores que el par de funcionamiento cuando se gira el disco entre las posiciones abierta y cerrada. Los valores del par de arranque y de asentamiento pueden variar ligeramente, por lo que Asahi tiene en cuenta el mayor de los dos a la hora de diseñar el accionamiento. Cualquier actuador con poca potencia para la válvula tendrá una vida útil más corta que un conjunto de válvula y actuador dimensionado correctamente.
Frecuencia de uso Es un factor a tener en cuenta tanto para los actuadores neumáticos como para los eléctricos, aunque los neumáticos son claramente los mejores cuando se necesita accionar la válvula de forma rápida y frecuente, gracias a la ventaja del ciclo de trabajo que ya he mencionado. En la primera entrega de mi serie sobre la vida útil, analicé una aplicación de llenado de botellas y la frecuencia de accionamiento de la válvula de bola que se usa para llenar las botellas con el producto. En esa aplicación concreta, lo mejor sería el accionamiento neumático. Los actuadores eléctricos necesitan un descanso para enfriarse, pero los neumáticos se abren y se cierran rápido y no tienen problemas de ciclo de trabajo, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren accionamientos repetidos. Por el contrario, también puede darse el caso contrario. Una válvula que permanece cerrada durante un periodo prolongado tiende a atascarse. Entonces se necesita más fuerza para iniciar el ciclo de accionamiento y abrirla. Cuando solo se pasa de abierta a cerrada y viceversa, la neumática es más rápida. Sin embargo, si solo vas a realizar pequeños cambios de posición incrementales en una válvula accionada, los actuadores eléctricos suelen estar bien dentro de su rango de ciclo de trabajo. Tanto los actuadores neumáticos como los eléctricos, cuando están bien adaptados a la aplicación, pueden ofrecer una larga vida útil.
A menudo, a lo largo de mis 35 años de carrera, los clientes me llamaban para decirme que su actuador «se había desgastado» o «quemado», y que pretendían sustituir sólo el actuador. Aunque en algunos casos esto puede resultar ventajoso, en mi experiencia nunca produce nada parecido al ciclo de vida del actuador original. Una válvula que ha estado en servicio durante un tiempo determinado y ha estado sometida a cambios de temperatura, productos químicos, influencias ambientales, exposición a los rayos UV, etc., puede volverse pegajosa o deformarse internamente, y funcionar generalmente con un nivel de rendimiento inferior al que tenía cuando era nueva o fallar por completo. Al instalar un actuador nuevo, es esencial comprobar el funcionamiento manual de la válvula, verificar las especificaciones del fabricante (para asegurarse de que la válvula funciona dentro de los requisitos de par) y confirmar que la lubricación sigue lubricando eficazmente la válvula. Si tienes en cuenta estos factores y te aseguras de que se cumplen estos requisitos, conseguirás que el actuador funcione mejor y que su ciclo de vida sea más largo.