As válvulas de acionamento, um componente significativo da automação industrial, ajudam a controlar o fluxo de fluidos, a quantidade de pressão e a direção dos fluidos do processo. Todas as instalações de petróleo e gás, de processamento químico, de produtos alimentares, de fabrico farmacêutico e até de tratamento de água têm estas válvulas para garantir a estabilidade do sistema e a eficácia operacional. Mas, o que é uma válvula actuadora e qual o seu funcionamento?
Neste artigo, vamos explicar como funciona o princípio de funcionamento da válvula actuadora e discutir os principais tipos e as suas aplicações em vários sectores. Ao compreender o funcionamento destas válvulas, poderá escolher a válvula mais adequada aos seus requisitos operacionais.
O que é uma válvula de atuador e como funciona?
A válvula actuadora serve de fusão entre a secção do atuador e o corpo da válvula, que pode ser de esfera, borboleta ou de gaveta. Recebe sinais de controlo do sistema de automação ou do painel de controlo, e o atuador transforma o pacote em movimento mecânico que resulta na abertura ou no ajuste da válvula. Dependendo do tipo de atuador escolhido, este pode ser alimentado por energia eléctrica, pneumática ou hidráulica que acciona os componentes internos da haste da válvula, o disco da válvula ou a esfera pode ser rodado, aberto, fechado ou regulado para controlar o fluxo de líquidos através da válvula. Desta forma, a posição da válvula pode ser modulada com precisão e ajuda a regular o caudal, a pressão e a direção do fluido, assegurando ainda que o sistema funciona de forma estável e com elevada eficiência.
Tipos comuns de válvulas de acionamento
As válvulas de acionamento são de diferentes tipos, dependendo da função e da utilização que devem desempenhar. Algumas das válvulas de atuador mais frequentemente utilizadas incluem as seguintes:
| Tipo de válvula | Caraterísticas principais | Aplicações | Vantagens |
| Manual | Funcionamento manual, sem necessidade de alimentação externa | Tratamento de água, fecho de emergência | Simples, de baixo custo, sem necessidade de energia |
| Elétrico | Utiliza um motor elétrico para um controlo preciso | Tratamento de água, AVAC, processamento químico | Resposta rápida, baixa manutenção, eficiência energética |
| Pneumático | Utiliza ar comprimido para um funcionamento rápido | Indústria transformadora, petróleo e gás, transformação de produtos químicos | Acionamento rápido, seguro para áreas explosivas |
| Hidráulico | Utiliza fluido hidráulico para aplicações de força elevada | Centrais eléctricas, maquinaria pesada | Binário elevado, controlo preciso, serviço pesado |
| Actuado por mola | Utiliza uma mola interna para um funcionamento à prova de falhas | Fábricas de produtos químicos, condutas, fecho de emergência | Não necessita de energia, é fiável e tem um design simples |
Acionamento manual
Válvulas manuais são acionadas pelo esforço humano e não requerem qualquer forma de automatização. Estas válvulas não são tão populares em sistemas automatizados, mas continuam a ser úteis em algumas aplicações. A válvula é acionada por um volante, alavanca ou parafuso para a abrir ou fechar.
Estas válvulas são normalmente aplicadas quando não há necessidade de funcionamento automático ou quando o caudal é pouco frequente. Por exemplo, nas estações de tratamento de água, as válvulas manuais são utilizadas para fins de manutenção, onde os trabalhadores podem regular o caudal de água durante a manutenção. Outra aplicação pode ser vista nas válvulas de fecho de emergência, em que o funcionamento manual é utilizado em caso de emergência, quando os sistemas automatizados não estão a funcionar.
As válvulas manuais são relativamente mais baratas, simples de instalar, operar e manter e não necessitam de qualquer fonte de alimentação em comparação com outras válvulas de atuador, sendo adequadas para sistemas menos complexos.
Válvula de atuador elétrico
Válvulas de atuador elétrico são as válvulas que são acionadas por um atuador elétrico para abrir ou fechar a válvula. Um motor elétrico é um dispositivo que é alimentado por uma fonte eléctrica externa e está ligado a um sistema de controlo. O motor funciona em resposta a sinais de controlo e roda a haste ou o disco da válvula para alterar a posição da válvula. Isto permite ter um controlo muito preciso do fluxo do fluido através da válvula.
Estas válvulas são adequadas para utilização em aplicações onde a precisão e a automatização são críticas, especialmente em processos automatizados. São largamente utilizadas no tratamento de água, aquecimento, ventilação e ar condicionado e nas indústrias de processamento químico, onde o controlo do fluxo é crítico.
As vantagens das válvulas de atuador elétrico incluem: funcionamento rápido, exigem uma manutenção mínima e não requerem a utilização de energia pneumática ou hidráulica. São energeticamente eficientes e podem facilmente satisfazer requisitos de baixa potência, incorporadas em sistemas de controlo, o que as torna adequadas para várias utilizações e facilmente incorporadas em sistemas de controlo.
Válvula de atuador pneumático
Válvulas de atuador pneumático são as válvulas que são acionadas por ar comprimido para abrir ou fechar a válvula, sendo o tipo mais comum de controlo do movimento da válvula. O ar comprimido entra no atuador pneumático e acumula pressão que, por sua vez, desloca a haste ou o disco da válvula para abrir ou fechar a válvula. A posição do atuador é regulada por sinais de pressão de ar, enquanto o ajuste fino é feito por controladores externos ou interruptores de limite.
Estas válvulas são ideais para aplicações que requerem uma abertura e fecho rápidos e uma frequência elevada, tais como na linha de produção, nas indústrias do petróleo e do gás e química. São ideais para utilização em situações em que é necessário um controlo rápido e binário da válvula devido à sua capacidade de responder rapidamente aos sinais de controlo.
A caraterística distintiva de uma válvula de atuador pneumático é a sua elevada velocidade de atuação, a segurança incorporada em áreas explosivas e o preço acessível. São ideais para utilização em áreas consideradas explosivas ou inflamáveis, uma vez que não utilizam eletricidade para funcionar. Além disso, têm uma estrutura simples e não requerem muita manutenção, o que as torna adequadas para uma utilização constante nas indústrias.
Válvula do atuador hidráulico
As válvulas de atuador hidráulico funcionam através da utilização de fluido hidráulico, que na maioria das vezes é óleo, para mover a haste da válvula. Esta pressão do fluido exerce uma grande força e a válvula pode abrir ou fechar com grande precisão. Este tipo de atuador é ideal para utilização em aplicações que exigem força e binário elevados, como em centrais eléctricas, indústrias pesadas ou grandes sistemas industriais.
Os actuadores hidráulicos são excelentes no manuseamento de cargas pesadas e na manutenção do controlo preciso de válvulas de grandes dimensões. São normalmente selecionados pela sua capacidade de fornecer um binário elevado e assegurar um funcionamento suave e consistente da válvula em condições difíceis.
Válvula acionada por mola
As válvulas acionadas por mola funcionam com base numa mola interna que determina a posição da válvula. Estas válvulas não necessitam de eletricidade ou ar comprimido para funcionar, uma vez que a mola pode abrir ou fechar a válvula. Além disso, em caso de falha de energia ou de baixa pressão no sistema de fornecimento de ar, a mola pode repor a válvula numa posição segura, que pode ser totalmente aberta ou totalmente fechada.
Estes tipos de válvulas podem ser utilizados em sistemas críticos em que a segurança de um sistema está em risco, porque durante tais eventualidades, a válvula pode voltar a uma posição de segurança predefinida. São normalmente utilizadas em aplicações de segurança como indústrias químicas, gasodutos ou quaisquer sistemas ES&D em que a fiabilidade e a auto-operação são vitais.
As principais vantagens incluem a sua compacidade, a ausência de alimentação externa e o arranque automático, o que os torna ideais para utilização em áreas onde a segurança e a intervenção são essenciais.
Como selecionar a válvula de atuador certa para a sua aplicação
Ao escolher a válvula actuadora para a sua aplicação, há vários factores que deve considerar. Aqui estão alguns deles:
Requisitos de candidatura:
Em primeiro lugar, identifique o tipo de fluido que a válvula actuadora irá controlar, como gás, líquido ou vapor; o caudal, a pressão e a gama de temperaturas, e o ambiente em que a válvula será utilizada.
Tipo de válvula:
Alguns dos tipos mais comuns de válvulas incluem válvulas de esfera, válvulas de borboleta, válvulas de gaveta, válvulas de globo e válvulas de agulha. Cada uma destas válvulas tem os seus próprios pontos fortes e fracos, dependendo do controlo do fluxo, da pressão e do espaço.
Método de acionamento:
Ao escolher uma válvula de atuador, é importante determinar os tipos de actuadores de válvula necessários. Dependendo da aplicação, estão disponíveis para seleção actuadores manuais, pneumáticos, eléctricos e hidráulicos. Para operações básicas e pouco frequentes, uma válvula de atuador manual pode ser adequada. Se a sua aplicação exigir uma resposta rápida, as válvulas de atuador pneumático são as melhores para utilizar. As válvulas de atuador elétrico são mais adequadas para funções de válvula precisas e de ajuste fino, especialmente se estiverem ligadas a sistemas de controlo sofisticados. As válvulas de atuador hidráulico são mais adequadas para sistemas de alta pressão, onde é necessária uma força elevada.
Se for necessário algum tipo de controlo remoto, então um atuador elétrico ou pneumático é mais adequado devido à sua flexibilidade.
Ambiental condições:
Pense nas condições em que a válvula actuadora será utilizada, tais como temperaturas altas ou baixas, ambientes corrosivos ou perigosos. Para um ambiente de alta temperatura ou corrosivo, escolha materiais que sejam adequados a essas condições.
Por exemplo, as válvulas de atuador elétrico são concebidas para condições limpas e secas e podem necessitar de proteção adicional em condições de temperatura elevada ou de humidade elevada. As válvulas de atuador pneumático são adequadas para utilização em áreas explosivas porque não são eléctricas e têm uma estrutura relativamente simples.
Orçamento:
Por último, mas não menos importante, o orçamento determinará a decisão final. Determine o custo inicial e as despesas a longo prazo. Existem dois tipos de válvulas actuadoras: standard e topo de gama; a última é mais cara, mas tem mais funções e uma vida útil mais longa. É importante lembrar que, embora o preço mais elevado possa corresponder a uma melhor qualidade e durabilidade, não significa que todas as aplicações exijam a compra do modelo mais caro.
Consultar um especialista:
Se ainda estiver num dilema sobre qual a válvula actuadora a escolher, é aconselhável procurar os serviços de um profissional. Uma vez que a seleção é técnica, um especialista estará em posição de o aconselhar em função das suas necessidades e de o orientar sobre o melhor atuador a utilizar no sistema.
Através da análise destes factores, pode estar em posição de escolher a válvula actuadora mais adequada para a aplicação pretendida, de modo a atingir o desempenho e a fiabilidade pretendidos.
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