Compreender a válvula de borboleta eléctrica: Do básico ao uso avançado

As válvulas de borboleta eléctricas são essenciais na indústria moderna porque gerem os fluidos das condutas de forma silenciosa e eficaz. Asseguram que a água, os gases, os óleos e os meios corrosivos são manuseados de forma segura e sem problemas nos processos industriais. Este artigo irá guiá-lo através deste importante equipamento de automação, começando com as suas peças básicas e o seu funcionamento e terminando com as suas muitas utilizações. Também abordaremos a forma de os escolher e cuidar deles, para que se possa tornar um especialista na utilização desta ferramenta.

O que é uma válvula de borboleta eléctrica?

Uma válvula de borboleta eléctrica é fabricada juntando um atuador elétrico a um corpo de válvula de borboleta. O corpo da válvula é constituído por um disco rotativo central. Quando o disco roda com a haste da válvula, pode abrir, fechar ou controlar o fluxo de fluido. O atuador elétrico é responsável por controlar e mover a válvula. Recebe sinais eléctricos, transforma-os em força de rotação e move o disco com precisão. Isto permite o controlo remoto e o funcionamento automático, o que melhora a eficiência e a segurança do controlo do fluido e reduz os riscos e as despesas de manuseamento manual. Este tipo de válvula é diferente das válvulas de esfera, que utilizam uma esfera para controlar o fluxo. O conetor do atuador liga-o aos sistemas de alimentação e de controlo.

Como funciona uma válvula eléctrica?

O princípio de funcionamento de uma válvula de borboleta eléctrica é simples. Se o atuador elétrico receber um comando de um PLC ou sistema DCS, o seu motor interno começa a funcionar. A rotação do motor é transferida para a haste da válvula por um sistema de engrenagens que a transforma em binário. A haste da válvula permite que o disco ligado rode 90 graus, pelo que se designa por válvula de um quarto de volta. Quando o disco está paralelo à tubagem, a válvula está totalmente aberta e o fluido flui sem restrições. Se o disco estiver num ângulo reto em relação à tubagem, a válvula é fechada e o fluido deixa de circular. A válvula gere o fluxo de fluido controlando-o em todas as outras direcções. A posição exacta da válvula é normalmente verificada por interruptores de fim de curso e interruptores de fim de curso auxiliares no atuador, que fornecem informações ao sistema de controlo. Os rolamentos internos fazem com que o disco e a haste rodem suavemente e com pouco atrito. Uma válvula de borboleta eléctrica é semelhante a um condutor que guia suavemente um automóvel enquanto este se desloca; o fluxo de fluido é controlado por eletricidade.

Tipos de válvulas de borboleta eléctricas

Existem diferentes tipos de válvulas de borboleta eléctricas. São classificadas de acordo com o método de controlo, a estrutura física, o método de ligação, bem como as suas aplicações adequadas.

Por função de controlo

Com base na função de controlo, as válvulas de borboleta eléctricas dividem-se principalmente em dois tipos:

• Tipo On/Off: Estas válvulas só podem estar totalmente abertas ou totalmente fechadas, como um interrutor de luz. São normalmente utilizadas para bloquear ou desviar o fluido, proporcionando um controlo rápido de ligar/desligar. O funcionamento é simples e direto.
• Tipo Modulante: As válvulas de borboleta eléctricas modulantes podem controlar com precisão a abertura do disco com base num sinal de entrada analógico (como a corrente 4-20mA ou a tensão 0-10V). Isto permite a regulação gradual do caudal de fluido. São ideais para o controlo preciso do caudal, da pressão ou da temperatura em processos industriais complexos. A sua função é semelhante à de uma torneira de água, onde se pode ajustar o caudal de água conforme necessário.

Estrutura do corpo

A estrutura do corpo da válvula é fundamental para que as válvulas de borboleta eléctricas se adaptem a diferentes ambientes de tubagem. As estruturas mais comuns incluem:

• Tipo de bolacha: Este tipo de válvula de borboleta é o mais popular e também o mais económico. O corpo da válvula é mantido entre duas flanges e fixado com parafusos de flange da tubagem. Por ser pequena e leve, é perfeita para ser utilizada em espaços apertados.
• Tipo flangeado: A válvula de borboleta flangeada tem flanges de cada lado que são aparafusadas diretamente às flanges da tubagem. Este tipo de estrutura assegura uma vedação mais forte e uma ligação mais estável, necessária para tubagens maiores e sistemas de pressão mais elevada.
• Tipo de lug: As válvulas de borboleta do tipo Lug estão equipadas com olhais roscados no corpo da válvula. Cada olhal tem o seu próprio orifício para parafusos, pelo que pode ser ligado diretamente às flanges da tubagem. Com este design, é possível retirar uma válvula de um lado sem perturbar o outro lado, o que é útil para a manutenção.

Por tipo de ligação

Para além dos métodos de ligação determinados pela estrutura da carroçaria, existem outros tipos de ligação específicos:

• Tipo soldado: Normalmente, solda de encaixe ou solda de topo, oferecendo um desempenho de vedação muito elevado. Este tipo é adequado para aplicações de alta pressão, alta temperatura ou sensíveis a fugas.
• Tipo roscado: Encontram-se frequentemente em válvulas de pequenas dimensões, que se ligam às tubagens através de roscas. A instalação é simples.

Tipo Dimensão	Categoria específica	Caraterísticas principais	Aplicações típicas
Função de controlo	Tipo On/Off	Totalmente aberto ou apenas fechado, comutação rápida	Bloqueio e desvio de fluidos
	Tipo Modulante	Controlo preciso e contínuo do caudal, da pressão e da temperatura	Controlo de processos, sistemas de automação
Estrutura do corpo	Tipo de bolacha	Compacto, económico, leve, fixado entre flanges	Condutas de média-baixa pressão com espaço limitado
	Tipo flangeado	Ligação estável, vedação forte, ligação direta com parafusos	Requisitos de grande diâmetro, alta pressão e alta estabilidade
	Tipo de lug	Furos de parafusos independentes, permite a manutenção num só lado	Necessidade de manutenção frequente, condutas que não podem ser desligadas facilmente
Tipo de ligação	Tipo soldado	Vedação muito elevada, alta pressão, alta temperatura	Petroquímica, vapor de alta pressão
	Tipo roscado	Pequeno diâmetro, instalação simples	Pequenos equipamentos, laboratórios

Vantagens das válvulas de borboleta eléctricas

As válvulas de borboleta eléctricas são valorizadas na indústria pelas suas principais vantagens. Por este motivo, são frequentemente utilizadas em sistemas de controlo de fluidos.

A principal vantagem das válvulas de borboleta eléctricas é a sua capacidade de serem controladas e automatizadas com precisão. O atuador elétrico pode mover o disco para qualquer ângulo quando recebe sinais eléctricos. Esta capacidade é vital para processos que necessitam de um controlo rigoroso dos parâmetros, como a dosagem precisa de produtos químicos no tratamento de água ou o controlo preciso da temperatura em sistemas AVAC. O funcionamento automatizado reduz a necessidade de trabalho manual e de erro humano. Também aumenta a eficiência da produção e a consistência do processo.

Em segundo lugar, a possibilidade de operar à distância e garantir a segurança. Estas válvulas podem ser operadas a partir de uma sala de controlo central sem ter de se deslocar à própria válvula. Isto é necessário quando se lida com meios perigosos, temperaturas ou pressões elevadas ou locais de difícil acesso. Torna o trabalho muito mais seguro para os operadores. É semelhante a controlar maquinaria pesada à distância; as válvulas de borboleta eléctricas ajudam a tornar as tarefas perigosas mais seguras e fáceis.

Em terceiro lugar, a eficiência energética e a proteção do ambiente. A maioria dos actuadores eléctricos deixa de consumir energia quando atinge a posição-alvo da válvula (exceto para os tipos de funcionamento contínuo). Utilizam menos energia do que as válvulas pneumáticas que necessitam sempre de ar para funcionar. Além disso, o controlo preciso do caudal melhora o funcionamento do sistema. Ajuda a poupar energia e apoia o atual impulso para o crescimento industrial ecológico. Funciona de forma semelhante a uma comporta de reservatório bem controlada. Fornece água para irrigação sem desperdiçar muita água.

Por último, a instalação é fácil e os custos de manutenção são baixos. As válvulas de borboleta eléctricas são normalmente concebidas para serem compactas. Como resultado, requerem menos espaço para serem instaladas. A conceção destes sistemas permite normalmente uma manutenção simples. Ajuda a evitar tempos de paragem e a reduzir as despesas a longo prazo. São concebidos para durar, pelo que não precisam de ser substituídos com tanta frequência. Consequentemente, o custo global de propriedade do automóvel é reduzido.

Aplicações comuns das válvulas de borboleta eléctricas

As válvulas de borboleta eléctricas são utilizadas em muitas áreas. Encontram-se em quase todos os sectores industriais que necessitam de controlo de fluidos. São uma parte fundamental dos processos industriais modernos. Eis algumas utilizações típicas:

• Tratamento de água e de águas residuais: Nas estações de tratamento de água e de águas residuais, as válvulas de borboleta eléctricas controlam a água bruta, a água tratada e o fluxo de lamas. Isto permite um controlo preciso da dosagem, da filtragem e da descarga.
• Sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (HVAC): Em grandes edifícios e instalações industriais, as válvulas de borboleta eléctricas ajustam o fluxo de água refrigerada, água quente ou vapor. Isto controla com precisão a temperatura e a humidade interiores e optimiza a eficiência energética.
• Indústrias químicas e farmacêuticas: Estes sectores exigem uma precisão extrema no manuseamento de fluidos. As válvulas de borboleta eléctricas gerem o fluxo de fluidos corrosivos, fluidos e gases de elevada pureza e outros meios em várias reacções químicas.
• Indústria alimentar e de bebidas: No processamento de alimentos, as válvulas de borboleta eléctricas sanitárias controlam o fluxo de líquidos, lamas e vapor. Isto assegura a qualidade do produto e as normas de higiene.
• Indústria da energia: A utilização de válvulas de borboleta eléctricas é muito comum nos sistemas de água de arrefecimento, nos sistemas de água de alimentação de caldeiras e nos sistemas de tratamento de gases de escape de centrais térmicas e nucleares. Controlam o caudal de volumes muito grandes de fluido.
• Indústria mineira e metalúrgica: Utilizados para controlar o transporte de lamas, rejeitos, água de arrefecimento e várias soluções químicas. Podem suportar condições de funcionamento difíceis.
• Indústria do petróleo e do gás: Na extração, transporte e processamento de petróleo e gás, as válvulas de borboleta eléctricas controlam o fluxo de petróleo bruto, gás natural, produtos refinados e meios associados. São especialmente utilizadas quando são necessárias classificações à prova de explosão.
• Fabrico de equipamentos: Muitas máquinas e equipamentos automatizados têm percursos de fluido que utilizam válvulas de borboleta eléctricas. Garantem o funcionamento correto do equipamento.

Escolher a válvula de borboleta eléctrica ideal

Escolher a válvula de borboleta eléctrica certa significa ter em conta as condições de funcionamento, as propriedades do fluido, as necessidades de controlo e o orçamento. É como escolher a ferramenta perfeita para um trabalho específico.

1. Compreender as propriedades dos media: Para começar, determinar o tipo de meio fluido (água, óleo, gás, lama, meio corrosivo, etc.). Além disso, a sua temperatura, pressão, viscosidade e a presença ou não de partículas sólidas. Estes parâmetros definem os materiais necessários (corpo da válvula, disco, vedante) e a pressão nominal. Os materiais comuns do corpo, por exemplo, são o aço inoxidável e o ferro dúctil. Os vedantes podem utilizar PTFE ou grafite. A haste da válvula pode ser feita de materiais especializados, como uma haste de grafite para algumas aplicações. Além disso, tenha em conta a turbulência no fluxo que pode afetar o desempenho da válvula.
2. Determinar a função e a precisão do controlo: Necessita de um simples controlo de ligar/desligar ou de uma regulação precisa do caudal? Esta escolha tem impacto no facto de necessitar de um atuador elétrico on/off ou modulante. Para tipos modulantes, considere o tipo de sinal de controlo (por exemplo, sinais analógicos).
3. Considerar o método de ligação e o espaço de instalação: Selecionar a construção adequada do corpo da válvula com base no método de ligação à tubagem (flange, wafer, soldada, etc.) e no espaço disponível para a instalação. As válvulas wafer compactas funcionam bem em áreas confinadas, enquanto os tipos flangeados são mais adequados para diâmetros maiores e pressões mais elevadas. Não negligencie os requisitos específicos de instalação.
4. Seleção do Atuador e Fonte de Alimentação: Os actuadores eléctricos têm diferentes valores de binário e velocidade. Selecione com base no tamanho da válvula e nas condições de funcionamento. Além disso, confirme a tensão de alimentação disponível (por exemplo, AC220V, DC24V). Para áreas perigosas que necessitem de proteção contra explosão, escolha um atuador com a classificação à prova de explosão correta.
5. Reputação da marca e serviço pós-venda: Escolha uma marca bem conhecida. Deve oferecer produtos de qualidade superior, juntamente com aconselhamento profissional na seleção de produtos, assistência técnica e apoio pós-venda completo.
6. Certificações e normas: Verifique se a válvula cumpre as normas internacionais ou regionais relevantes (por exemplo, API, ISO, CE, RoHS, SIL, FDA) com base nos requisitos do projeto ou da indústria. Por exemplo, nas aplicações de água, a conformidade com as normas AWWA pode ser crucial, ou as certificações CSA para os mercados canadianos.

Se estiver à procura de uma válvula de borboleta eléctrica, a VINCER é uma empresa que fornece soluções de válvulas automatizadas com uma vasta gama de produtos, incluindo válvulas eléctricas e pneumáticas. Estão empenhados em fornecer aos clientes excelentes serviços de válvulas automatizadas num só local. A equipa de profissionais da VINCER pode determinar as necessidades dos clientes tendo em conta oito elementos principais: análise do meio, temperatura, análise da pressão do meio, tempo de abertura/fecho do meio, normas de ligação, métodos de controlo, requisitos de material e posição e espaço de instalação. A VINCER oferece produtos standard e soluções personalizadas para a colocação de equipamentos em várias áreas e para diferentes utilizações. Para os seus produtos, utiliza apenas os melhores materiais de vedação importados. Assim, as válvulas são capazes de suportar o desgaste, o calor e a corrosão, o que lhes permite durar mais tempo em situações difíceis. Os produtos da VINCER são aprovados com certificações internacionais, os clientes podem confiar que são fiáveis. Após a compra, a equipa de engenharia da VINCER oferece ajuda profissional, incluindo análise de erros, soluções e assistência remota, para garantir a resolução dos problemas dos clientes.

Manutenção e resolução de problemas

É importante manter e reparar rapidamente as válvulas de borboleta eléctricas, o que ajuda o sistema a funcionar sem problemas durante muito tempo. As inspecções regulares ajudam a detetar problemas precocemente e impedem que se tornem problemas maiores.

Manutenção de rotina

• Controlos regulares: Observe o exterior do atuador quanto a fugas, corrosão ou quaisquer outros danos. Inspeccione a tampa do atuador quanto a quaisquer danos e verifique os terminais quanto a corrosão ou folga.
• Lubrificação: De acordo com as instruções do fabricante, lubrifique as engrenagens do atuador e os componentes móveis, tais como a haste da válvula. Ao fazê-lo, estará a minimizar o desgaste e a fricção.
• Limpeza: Para válvulas e actuadores, certifique-se de que mantém as superfícies exteriores limpas. Isto ajuda a evitar a acumulação de pó e sujidade que podem interferir com a dissipação de calor ou afetar o funcionamento.
• Teste operacional: Efetuar ciclos de funcionamento de abertura/fecho completos de rotina. Verificar se o movimento da válvula é suave e não está a colar. Para as válvulas modulantes, verificar a sua precisão na regulação dentro da gama especificada.

Problemas comuns e resolução de problemas

• A válvula não abre/fecha:
  • Verificar a potência: Assegurar que a alimentação eléctrica está operacional e que não há flutuações de tensão.
  • Verificar o sinal de controlo: Confirme através de testes que o sinal de controlo foi recebido pelo atuador.
  • Verificar o atuador: Verifique se o motor interno do atuador ou o mecanismo de acionamento estão danificados. O motor pode estar queimado, ou as engrenagens internas podem estar encravadas.
  • Corpo da válvula de retenção: Verificar se não existem materiais estranhos e se o disco da válvula não está obstruído ao movimento, o que poderia provocar um encravamento.
• Fuga da válvula:
  • Selos de controlo: Podem estar envelhecidos, gastos ou danificados.
  • Sede da válvula de retenção: Pode haver uma deformação ou dano que cause uma vedação incorrecta.
  • Verificar os parafusos de ligação: O afrouxamento dos parafusos de ligação da flange pode levar a uma má vedação.
• Precisão de controlo reduzida:
  • Calibrar o Atuador: Os actuadores moduladores podem necessitar de recalibração. Isto assegura uma correspondência correta com o sinal de controlo.
  • Verificar os sensores: Verificar os interruptores de fim de curso e os dispositivos de retorno de posição. Assegurar o funcionamento correto com o feedback do sistema.
• Ruído anormal:
  • Verificar a lubrificação: A lubrificação pode ser insuficiente, provocando um aumento da fricção nas peças móveis, eventualmente nos rolamentos.
  • Verificar fixadores: A folga dos fixadores e flanges da válvula e do atuador pode causar um funcionamento instável.

Se se deparar com problemas complexos que a sua equipa não consegue resolver, não hesite em contactar o seu fornecedor para obter uma ajuda mais abrangente e técnica.

Conclusão

As válvulas de borboleta eléctricas são necessárias para a gestão de fluidos. São muito precisas e podem ser geridas automaticamente. São aplicadas no tratamento de água, processamento químico e AVAC para várias tarefas de controlo, simples ou avançadas. Deve conhecer as condições de trabalho, os materiais envolvidos e o grau de controlo necessário para escolher a melhor válvula de borboleta eléctrica. Uma manutenção adequada ajudará a sua válvula a durar mais tempo.

As válvulas de borboleta eléctricas ajudam a tornar os processos industriais seguros, tal como os navios são guiados em torno de barreiras por instruções claras.