Introdução
Os atuadores de válvulas automatizam a abertura, o fecho e o posicionamento das válvulas industriais, reduzindo a necessidade de operação manual. São utilizados diferentes tipos de atuadores de válvulas no tratamento de água, no setor do petróleo e do gás, na produção de energia, no processamento químico e noutros sistemas industriais.
Os atuadores podem ser classificados de acordo com o seu movimento e fonte de energia, sendo que os modelos elétricos, pneumáticos e hidráulicos respondem a diferentes requisitos operacionais. Este guia explica como estes atuadores funcionam, compara as suas principais diferenças e descreve os aspetos a ter em conta ao selecionar um para a sua aplicação.
O que é um atuador de válvula?
Um atuador de válvula é um dispositivo que fornece a força ou o binário necessários para acionar uma válvula. Move a válvula para uma posição aberta, fechada ou intermédia, utilizando uma fonte de energia externa, como a eletricidade, o ar comprimido ou a pressão hidráulica.
Dependendo do design da válvula, o atuador pode produzir um movimento rotativo ou linear. O tipo de atuador adequado depende do mecanismo de funcionamento da válvula, do binário ou impulso necessário, das funções de controlo e das condições de instalação.
Classificação dos atuadores de válvulas por tipo de movimento: rotativo vs. linear
Os atuadores de válvulas podem ser classificados de acordo com o seu movimento de saída: rotativo ou linear. O movimento necessário depende do mecanismo de funcionamento da válvula e da forma como a sua haste ou elemento de fecho se move.
Atuadores rotativos
Os atuadores rotativos produzem movimento rotativo para acionar uma válvula. Os atuadores de um quarto de volta rodam normalmente 90° e são frequentemente utilizados com válvulas de esfera, borboleta e de tampão. Os atuadores multivolta proporcionam várias rotações do eixo e são frequentemente utilizados com válvulas de guilhotina e de globo que possuem mecanismos de haste roscada.
Atuadores lineares
Os atuadores lineares geram movimento linear e impulso, em vez de binário rotativo. São frequentemente utilizados com válvulas de controlo tipo globo, válvulas de diafragma e outras válvulas concebidas para atuação linear direta. Os atuadores pneumáticos de diafragma e de pistão são exemplos comuns.
Em que diferem
A principal diferença reside no movimento de saída do atuador, e não apenas no tipo de válvula. Por exemplo, uma válvula de globo pode utilizar um atuador pneumático linear ou um atuador elétrico multivolta com um mecanismo de conversão adequado. É essencial que o movimento, o binário ou o impulso do atuador, bem como a ligação da haste, sejam compatíveis com a válvula para garantir um funcionamento adequado.
Classificação dos atuadores de válvulas por fonte de alimentação
Os atuadores de válvulas também podem ser classificados de acordo com a sua fonte de energia. Os três tipos principais — pneumáticos, hidráulicos e elétricos — diferem na forma como geram movimento, bem como nas suas características de funcionamento, capacidades de controlo e requisitos de instalação.
Atuadores pneumáticos: resposta rápida e funcionamento simples
Os atuadores pneumáticos utilizam ar comprimido para gerar a força ou o binário necessários para acionar uma válvula. Os modelos mais comuns utilizam pistões ou diafragmas para produzir movimento. Os atuadores de dupla ação utilizam pressão de ar em ambas as direções, enquanto os modelos com retorno por mola utilizam ar comprimido numa direção e a força da mola no curso de retorno.
A resposta rápida e a construção relativamente simples tornam os atuadores pneumáticos adequados para o funcionamento frequente de válvulas. São amplamente utilizados em comutação automatizada e, com posicionadores adequados, em aplicações de modulação. O seu funcionamento depende de um fornecimento fiável de ar comprimido limpo e seco, enquanto o consumo de ar e os custos de manutenção variam consoante a conceção do sistema e a frequência de funcionamento.
Os atuadores pneumáticos são normalmente utilizados em conjunto com válvulas de controlo de esfera, borboleta, de obturador e de globo. As aplicações típicas incluem o processamento químico, a produção de alimentos e bebidas, o setor do petróleo e do gás e o tratamento de água.
Para conhecer as configurações disponíveis, consulte a VINCER’s gama de atuadores pneumáticos para a automatização de válvulas industriais.
Atuadores hidráulicos: elevada força para aplicações de serviço pesado
Os atuadores hidráulicos utilizam fluido hidráulico pressurizado para acionar um pistão ou um mecanismo rotativo, produzindo a força ou o binário necessários para o funcionamento da válvula. A sua elevada densidade de potência torna-os adequados para válvulas de grandes dimensões e para aplicações com requisitos exigentes em termos de binário ou impulso.
Os sistemas hidráulicos permitem um movimento controlado e uma elevada força de saída num atuador relativamente compacto. Com circuitos hidráulicos e mecanismos de bloqueio adequados, também conseguem manter a posição da válvula quando necessário. No entanto, as unidades de potência hidráulica, a tubagem, a manutenção do fluido e os potenciais fugas aumentam a complexidade do sistema global.
Os atuadores hidráulicos são utilizados com válvulas de esfera, de comporte e outras válvulas industriais de grandes dimensões em instalações de petróleo e gás, instalações offshore, operações mineiras e processos industriais pesados, onde é necessária uma força de operação considerável.
Atuadores elétricos: controlo remoto e automação
Os atuadores elétricos utilizam um motor elétrico e um mecanismo de transmissão para acionar válvulas. Os modelos de um quarto de volta proporcionam movimento rotativo a válvulas de esfera e de borboleta, enquanto os atuadores multivoltas acionam válvulas como as de guilhotina e as de globo. Alguns modelos utilizam mecanismos adicionais para converter o movimento rotativo em movimento linear.
Os atuadores elétricos permitem um comando remoto prático, sem necessidade de ar comprimido ou sistemas hidráulicos. Dependendo do modelo, podem suportar controlo ON/OFF, funcionamento modulado, feedback de posição e integração com sistemas de controlo industrial. As fontes de alimentação, velocidades de funcionamento e funções de controlo disponíveis variam consoante a série de atuadores.
A sua seleção deve ter em conta os requisitos de binário ou impulso, o ciclo de funcionamento, a fonte de alimentação e as condições de instalação. As áreas perigosas podem exigir modelos certificados à prova de explosão, enquanto os ambientes exteriores ou húmidos exigem uma proteção adequada da caixa.
Os atuadores elétricos são amplamente utilizados no tratamento de água, em sistemas de climatização (AVAC), no processamento químico, na produção de energia e noutros sistemas industriais que requerem o funcionamento automatizado de válvulas.
Explore a VINCER’s gama de atuadores elétricos, incluindo modelos de um quarto de volta, multivoltas, em miniatura, à prova de água e à prova de explosão.
| Tipo de atuador | Princípio de funcionamento | Vantagens | Desvantagens | Tipos comuns de válvulas | Setores |
| Pneumático | O ar comprimido aciona um pistão ou um diafragma | Resposta rápida, construção simples, boa relação custo-benefício | Requer fornecimento de ar comprimido e manutenção do sistema de ar | Comando de esfera, borboleta, tampão e globo | Indústria química, alimentar e de bebidas, tratamento de água, petróleo e gás |
| Hidráulico | O fluido pressurizado aciona um pistão ou um mecanismo rotativo | Elevada produção de força, elevada densidade de potência | Sistema hidráulico complexo, potencial fuga de fluido | Válvulas de esfera, de comporte, de globo e válvulas industriais de grandes dimensões | Petróleo e gás, mineração, offshore |
| Elétrico | O motor elétrico aciona um mecanismo de engrenagens ou de transmissão | Operação remota, integração de controlo, sem sistema hidráulico externo | Requer alimentação elétrica; o ciclo de funcionamento e os limites ambientais variam | Esfera, borboleta, portão, globo | Indústria farmacêutica, tratamento de água, AVAC, produção de energia, indústria química |
Como escolher o atuador de válvula adequado para a sua aplicação
A seleção de um atuador para válvulas envolve mais do que apenas escolher uma fonte de alimentação. O mecanismo de funcionamento da válvula, a força necessária, as funções de controlo e as condições do local são fatores que influenciam a escolha do tipo de atuador adequado.
1. Tipo de válvula e requisitos de movimento
Comece por analisar o funcionamento da válvula. As válvulas de esfera e de borboleta utilizam normalmente atuadores de um quarto de volta, enquanto as válvulas de guilhotina e de esferas podem requerer um acionamento multivolta ou linear, dependendo dos mecanismos das suas hastes. O movimento de saída do atuador e a ligação de montagem devem ser compatíveis com a válvula.
2. Fonte de energia disponível
Os atuadores elétricos são práticos nos casos em que há disponibilidade de energia elétrica e de sistemas de controlo remoto. Os atuadores pneumáticos requerem um fornecimento de ar comprimido, enquanto os sistemas hidráulicos são geralmente considerados para aplicações que exigem uma força operacional considerável. As infraestruturas existentes no local podem influenciar a complexidade da instalação e os custos operacionais.
3. Requisitos de binário ou impulso
Os atuadores rotativos são selecionados com base no binário, enquanto os atuadores lineares são classificados em função do impulso. A potência necessária depende do projeto da válvula, da pressão de funcionamento, do atrito e de outras condições de funcionamento. Deve ser considerada uma margem de segurança adequada para garantir que o atuador consiga acionar a válvula ao longo de todo o seu curso necessário.
4. Condições de controlo e de funcionamento
Avalie se a aplicação requer um funcionamento do tipo LIGADO/DESLIGADO, controlo modulado ou feedback de posição. A frequência de funcionamento, a temperatura ambiente, a exposição à humidade e os requisitos relativos a áreas de risco também podem influenciar a seleção do atuador. Deve verificar-se se existem acessórios de controlo adequados e se a caixa de proteção é adequada para a instalação pretendida.
Conclusão
A escolha do atuador adequado para uma válvula depende do design da válvula, dos requisitos de funcionamento e da fonte de energia disponível. Os atuadores pneumáticos são frequentemente preferidos para comutações rápidas, os atuadores hidráulicos para aplicações que exigem grande força e os atuadores elétricos para uma operação remota prática e para automação.
Cada tipo tem as suas vantagens e limitações, e a melhor escolha depende da aplicação específica. O dimensionamento adequado do atuador e a compatibilidade com a válvula são essenciais para um funcionamento fiável.
A VINCER oferece soluções de atuadores elétricos e pneumáticos para a automatização de válvulas industriais. Explore a nossa gama de atuadores elétricos e gama de atuadores pneumáticos, ou contacte a nossa equipa para obter ajuda na seleção do atuador.
