A seleção da válvula adequada é muito importante para os sistemas de fluxo industriais no que diz respeito à eficiência, segurança e precisão no controlo do fluxo nas indústrias de processo. Nas aplicações de controlo de fluidos, as válvulas acionadas e as válvulas de controlo são opções técnicas comuns, uma vez que são utilizadas em diferentes aplicações de controlo de fluidos. Conhecer as suas diferenças fundamentais, utilizações e considerações de custo ajudará a identificar o tipo de válvula mais adequado para o seu sistema.
O que é uma válvula acionada?
Uma válvula acionada é uma válvula que é operada por um dispositivo externo denominado atuador, não sendo, portanto, manual. O atuador é um dispositivo independente que é alimentado por uma fonte de energia externa, como ar comprimido, fluido hidráulico ou pressão de fluido proveniente de sistemas hidráulicos, ou ainda eletricidade, e que converte os sinais de controlo em força mecânica para acionar o corpo da válvula.
Esta força atua sobre a haste da válvula e faz com que esta se eleve, rode ou desloque o mecanismo da válvula para abrir, fechar ou regular o fluxo de fluidos, consoante os diferentes tipos de válvulas. No caso das válvulas de diafragma, por exemplo, a força atua sobre a superfície do diafragma para controlar o fluxo. O atuador é montado na válvula e acoplado ao mecanismo interno da mesma, para permitir um funcionamento suave e eficiente.
Os diferentes tipos de atuadores são selecionados com base nos requisitos da aplicação, tais como velocidade, força de empuxo, binário e precisão de controlo. As válvulas acionadas por atuadores reduzem a necessidade de operação manual, aumentam a produtividade e garantem a estabilidade do sistema controlado.
O que é uma válvula de controlo?
Uma válvula de controlo é uma válvula utilizada para controlar o caudal, a pressão ou a temperatura de um fluido num sistema, recorrendo frequentemente a atuadores de válvulas de controlo para ajustes precisos. Controla a dimensão da passagem do fluido, quer por controlo automático, quer por controlo remoto, e regula o fluxo do fluido em função dos sinais recebidos do controlador.
Quando o controlador envia um sinal, o atuador, que é alimentado por uma fonte de energia externa, converte o sinal em energia mecânica. Esta força atua sobre a haste e o obturador da válvula, alterando a dimensão do orifício para regular o fluxo do fluido. O atuador pode ser regulado para efetuar pequenos ajustes na caudal, de modo a manter as condições necessárias no sistema.
Uma válvula de controlo é uma componente essencial dos sistemas automatizados de controlo de fluidos, uma vez que foi concebida para alterar o caudal de forma estável, em resposta a sinais de controlo.
Principais diferenças entre válvulas acionadas e válvulas de controlo
Embora tanto as válvulas acionadas como as válvulas de controlo sejam utilizadas para regular o fluxo de fluidos, funcionam de forma diferente. Eis uma comparação entre elas:
| Característica | Válvula acionada | Válvula de controlo |
| Precisão do controlo |
1% – 5% |
0,1% – 1% |
| Tempo de resposta | Rápido (normalmente imediato) | Mais lento, requer ajustes precisos |
| Capacidade de ajuste | Apenas abrir/fechar (funcionamento fixo) | Ajustes graduais (0%-100%) |
| Cenários de aplicação | Sistemas de paragem de emergência, segurança contra incêndios, controlo de ligar/desligar | Processamento químico, produção de energia, controlo de temperatura |
| Custo | Custo mais baixo | Custo mais elevado devido à complexidade |
| Adequação ambiental | Adequado para condições adversas (alta pressão, corrosivas) | Adequado para ambientes estáveis e controlados |
Precisão do controlo
As válvulas de controlo são utilizadas para a regulação contínua do fluxo de fluidos e destinam-se a proporcionar uma variação suave do caudal. São compatíveis com os sistemas de controlo eletrónico, o que permite o seu ajuste em função das necessidades do sistema; a precisão de controlo situa-se normalmente entre 0,1% e 1%.
Em contrapartida, as válvulas acionadas destinam-se a ser operadas com diferentes tipos de atuadores, que podem ser selecionados em função dos requisitos de velocidade, força e grau de controlo. A precisão de controlo das válvulas acionadas é comparativamente baixa, situando-se entre cerca de 1% e 5%. Embora não sejam tão precisas como as válvulas de controlo, as válvulas acionadas ajudam a minimizar as operações manuais, a aumentar a eficiência e a garantir a estabilidade do sistema.
Tempo de resposta
Em muitos processos industriais, o tempo de resposta de uma válvula é um fator importante que deve ser tido em conta. As válvulas de controlo, que são aquelas que alteram a sua posição para regular o caudal, têm geralmente uma resposta mais lenta. Isto deve-se ao facto de terem de ser ajustadas em incrementos muito pequenos para controlar o caudal, a pressão ou a temperatura dos fluidos.
Por outro lado, as válvulas acionadas, incluindo válvulas solenóides, são do tipo que se abre ou fecha totalmente, dependendo dos sinais recebidos. Uma vez que não requerem afinação, o seu tempo de resposta é normalmente mais rápido do que o das válvulas de controlo.
Capacidade de ajuste
As válvulas de controlo são mais adequadas para aplicações em que o caudal precisa de ser alterado com frequência e de forma gradual, desde a posição totalmente aberta até à posição totalmente fechada, de 0% a 100%. São normalmente utilizadas em conjunto com outros sistemas de controlo, como os controladores PID, para ajudar na regulação da pressão e na estabilidade.
Por outro lado, as válvulas acionadas são utilizadas principalmente para controlo de abertura/fecho e, por isso, não têm o mesmo nível de controlo que as válvulas de regulação. Estas válvulas são normalmente utilizadas de forma a que só possam abrir ou fechar até um determinado nível de funcionamento, por exemplo, 0%, 50%, 100%. Algumas das válvulas acionadas incluem as válvulas borboleta e as válvulas de esfera, que, embora possam oferecer algum grau de modulação, têm uma precisão muito inferior à das válvulas de controlo.
Cenários de aplicação
As válvulas de controlo são utilizadas em setores onde é necessário controlar o caudal, a pressão e a temperatura de fluidos, tais como as indústrias de processamento químico, produção de energia, petróleo e gás e tratamento de água. Nestas aplicações, as válvulas de controlo regulam o sistema e garantem que este funcione da melhor forma, alterando constantemente as suas configurações. Por exemplo, em instalações químicas, as caudais das válvulas de controlo podem ser reguladas com um elevado grau de precisão, podendo atingir valores tão baixos quanto 0,1% do ponto de regulação, tornando assim as instalações seguras e eficientes.
Por outro lado, as válvulas acionadas, incluindo válvulas de segurança e válvulas de alívio, são adequadas para aplicações que exigem controlo de tipo «ligado/desligado», por exemplo, sistemas ESD, sistemas de segurança contra incêndios e linhas de produção. Estas válvulas são ideais para utilização em alta pressão ou em áreas onde a automatização é aconselhável devido à distância em relação à sala de controlo. Por exemplo, num sistema de paragem de emergência, as válvulas acionadas podem fechar-se em poucos segundos, evitando assim riscos e garantindo a segurança do sistema.
Diferenças de custo
Uma válvula de controlo tem custos de aquisição e manutenção mais elevados do que uma válvula acionada, uma vez que a primeira é composta por mais peças e requer ajustes complexos, incluindo a utilização de atuadores, sensores e até sistemas de controlo eletrónicos. No entanto, caso a sua aplicação exija esse nível de controlo, poderá valer a pena considerar essa opção.
A escolha da válvula depende da aplicação e do equilíbrio entre o custo da válvula e o grau de controlo necessário.
Como escolher a válvula adequada às necessidades do seu sistema
A escolha entre uma válvula acionada e uma válvula de controlo depende do sistema que está a ser utilizado. Eis alguns dos fatores que devem ser tidos em consideração:
Precisa de um controlo preciso? – Se a sua aplicação exigir uma modulação contínua do caudal, da pressão ou da temperatura, as válvulas de controlo, incluindo as de pequenas dimensões, são a escolha certa devido à sua precisão.
É necessária a operação à distância? – Os atuadores pneumáticos, os motores elétricos ou os atuadores hidráulicos são ideais para o funcionamento remoto ou automático das válvulas. Os atuadores pneumáticos podem fornecer uma grande quantidade de força e são ideais para aplicações que exigem tempos de resposta rápidos. Os atuadores elétricos são ideais para o seu sistema se necessitar de elevados níveis de controlo e compatibilidade com sistemas digitais. Os atuadores hidráulicos são os preferidos para aplicações que exigem grande força, devido à sua resistência e fiabilidade.
Quais são os requisitos de pressão e caudal? – As válvulas de controlo são ideais para aplicações com variações de pressão e caudal que exigem ajustes precisos, enquanto as válvulas acionadas são mais adequadas para sistemas com caudal e pressão constantes.
Custo – As válvulas acionadas são mais baratas do que as válvulas de controlo, mas estas últimas proporcionam maior precisão no controlo do caudal do fluido.
Condições ambientais – ter em conta as condições a que a válvula estará exposta. As válvulas acionadas são concebidas para funcionar em condições de serviço exigentes, como alta pressão ou ambientes corrosivos; as válvulas de controlo, embora possam funcionar em condições de serviço exigentes, são mais adequadas para serviços estáveis e controlados.
Estes métodos garantem que escolha a válvula adequada para a sua aplicação.
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Reflexão final
Em conclusão, é importante referir que uma válvula acionada e uma válvula de controlo são dois produtos diferentes, concebidos para se adaptarem a sistemas distintos. Se for necessário que o controlo seja muito preciso e contínuo, então a válvula de controlo é a mais adequada. Em aplicações em que é necessário abrir ou fechar a válvula, ou automatizá-la à distância, as válvulas acionadas são mais eficazes e económicas. Assim, ao considerar a precisão do controlo, o tempo de resposta, o ambiente e o custo, poderá tomar a decisão certa para melhorar o desempenho e a fiabilidade do seu sistema.
