1- O que é um Atuador para Válvulas?
O atuador de válvula é um dispositivo mecânico que usa uma fonte de energia para automatizar a operação de uma válvula de processo. Esta fonte de energia pode ser elétrica, pneumática ou hidráulica. Existem dois tipos principais de atuadores, os rotativos e lineares.
A seleção do melhor tipo de atuador para uma determinada aplicação depende de muitos fatores, incluindo:
- Tipo de atuação da válvula – rotativo ou linear
- Torque ou força requerida para sua abertura
- Controle – on/off ou proporcional
- Fontes de energia disponíveis, como ar comprimido ou elétrica
- Ambiente de instalação
- Custo
- Outras características, como a necessidade de segurança contra falhas, vida útil e ciclo de utilização, velocidade de atuação, necessidade de atuação manual, entre outros.
Entre em contato e te ajudamos a especificar o melhor atuador para automatizar sua válvula de processo.
2- Tipos: Atuador rotativo ou linear
2.1 Atuadores rotativos
Como o nome indica, os atuadores de válvulas rotativas produzem o movimento rotacional necessário para operar válvulas rotativas, como válvulas de esfera ou borboleta. Os atuadores rotativos estão disponíveis em muitos estilos diferentes, cada um com seus próprios benefícios.
Torque requerido:
Uma das características mais importantes para a determinação do atuador rotativo é a especificação do torque requerido para a abertura da válvula. Os dados de torque de abertura são fornecidos pelo fabricante da válvula.
Válvulas rotativas:
Válvula esfera: Uma válvula de esfera abre e fecha com uma volta de ¼, abrindo uma esfera perfurada que permite o fluxo passar quando o furo da esfera está alinhado com a passagem. Portanto ela fica fechada quando o furo estiver perpendicular à passagem. Veja nosso artigo completo sobre válvula de esfera.
Válvula borboleta: A válvula borboleta é uma válvula de bloqueio de fluidos com uma construção relativamente simples. Na posição fechada, o disco bloqueia a passagem de fluido e com um quarto de volta esse disco é girado permitindo a passagem do fluido. A válvula borboleta permite uma abertura e fechamento rápida do sistema e modulação para controle do fluxo. Leia mais sobre a válvula borboleta aqui.
2.2 Atuadores lineares
Válvulas lineares como válvulas globo, gaveta ou pinça são acionados por um movimento linear do eixo de acionamento.
Um atuador linear abre e fecha válvulas que são operadas através de força linear. Os dois principais tipos de atuadores lineares são o diafragma e o de pistão.
Os atuadores tipo diafragma utilizam a pressão de ar para empurrar o diafragma que empurra a haste da válvula em um movimento linear. Eles são úteis quando a pressão de ar é baixa e quando o movimento requerido para abertura é pequeno.
Os atuadores de cilindro pneumático usam um pistão que se move verticalmente. A haste do pistão transmite a força do pistão para a haste da válvula. Atuadores de pistão permitem pressões mais altas, maiores alcances de viagem e forças de impulso mais altas do que os atuadores do diafragma.
Válvulas operadas linearmente
Globo: A válvula Globo é um dispositivo mecânico utilizado para isolar, controlar ou regular a vazão de diversos tipos de fluidos em tubulações. Seu mecanismo é formado por um disco móvel e um anel fixo em um corpo esférico. É uma excelente válvula tanto para baixa pressão, quanto para alta. A Válvula Globo pode ser fundida em ferro, aço carbono, inox ou ligas especiais, é indicada sua utilização em tubulações de vapor, ar, gases, petróleo, água, gás natural e diversos outros elementos.
Gaveta: A válvula gaveta é um equipamento de bloqueio de fluxo que tem como principal característica a mínima perda de carga quando totalmente aberta.
3- Fontes de energia do atuador da válvula
Ambos os atuadores de estilo linear e rotativo estão disponíveis com as várias fontes de energia mencionadas anteriormente: pneumática, hidráulica e elétrica. Além destes, há também vários tipos distintos de operador manual.
3.1 Atuadores pneumáticos
A pressão do ar comprimido (ou outro gás) é a fonte de energia para atuadores pneumáticos da válvula. São usados em válvulas lineares ou de quarto de turno. A pressão de ar age sobre um pistão criando força linear em uma haste de válvula. Alternativamente, um atuador rotativo de um quarto de curva produz torque para fornecer movimento rotativo para operar uma válvula rotativa.
Um atuador pneumático pode ser de dupla ação ou com retorno por mola. Um atuador de dupla ação precisa de pressão de ar dos dois lados do atuador para ser atuado. Já o atuador pneumático com retorno por mola permite o fechamento da válvula mesmo sem pressão de ar em um dos dois lados. O atuador mola é muito utilizado em aplicações de segurança para garantir que, mesmo com a queda de pressão de ar, o atuador possa fechar a válvula de processo.
3.2 Atuadores elétricos
O atuador elétrico usa um motor elétrico para fornecer torque para operar uma válvula. Eles são silenciosos, não tóxicos e eficientes em termos de energia. No entanto, a eletricidade deve estar disponível, o que nem sempre é o caso, eles também podem operar com baterias. Eles também são normalmente mais lentos do que comparados com o atuador pneumático. Veja abaixo o vídeo comparando o atuador pneumático e elétrico.
3.3 Atuadores hidráulicos
Atuadores hidráulicos convertem a pressão do fluido em movimento. Semelhante aos atuadores pneumáticos, eles são usados em válvulas lineares ou de quarto de volta. A pressão do fluido agindo sobre um pistão fornece impulso linear para válvulas de portão ou globo.
A pressão hidráulica pode ser fornecida por uma bomba de pressão hidráulica independente. Em algumas aplicações, como estações de bombeamento de água, o fluido do processo pode fornecer pressão hidráulica.
4- Controle proporcional ou on/off
Os atuadores podem ter a função de somente abrir e fechar a válvula (on/off) ou também controlar proporcionalmente a abertura.
O atuador pneumático pode ter um controle proporcional com a colocação de um posicionador eletropneumático. Ele recebe, por exemplo, um sinal entre 4 a 20mA e vai controlar a abertura da válvula proporcionalmente ao sinal recebido. A imagem abaixo indica a montagem de um posicionador eletropneumático em um atuador pneumático.
O atuador elétrico não precisa de um outro componente acoplado e consegue fazer o controle proporcional somente com uma mudança na programação interna.
5- Comunicação e diagnósticos
Atuadores modernos têm extensas funções de comunicação e diagnóstico. A introdução de comunicação via diferentes protocolos de filedbus permite um monitoramento constante do atuador, ajudando a identificar e solucionar problemas em tempos reduzidos.
Entre em contato
Somos especialistas em fornecer soluções para automação de válvulas com atuadores. Entre em contato para te ajudarmos e encontrar a melhor solução para seu projeto.
