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COMO AUTOMATIZAR UMA VÁLVULA: MOTORES E CONTROLES

Válvula automatizada é toda válvula que faz uso de um atuador para operação de abertura, fechamento e controle do fluxo de gases ou fluídos circulantes numa tubulação.

> Como automatizar uma válvula
> Motores e controles
> Adendo: alguns tipos de válvulas
> Adendo: atuadores pneumáticos, elétricos e hidráulicos.

Automação de válvulas

Como automatizar uma válvula

A Automação de processos, ou a automatização da indústria, e a manufatura se valem de dois fortes componentes na execução desse processo que são: As Válvulas e os Atuadores. Frequentemente, válvulas e atuadores são erroneamente considerados como sendo a mesma coisa, mas, na verdade, são dois componentes muito diferentes. Enquanto uma válvula é usada para bloquear, liberar e controlar a quantidade de fluido ou gás que flui através de um tubo, ela deve ser colocada em uma posição específica ou controlada manualmente. No entanto, através do uso de um atuador, que é um implemento instalado diretamente na válvula, este possibilita que a válvula possa ser programada para abrir e fechar em intervalos específicos.

Aqui estão os fatores que distinguem os atuadores das válvulas.

O que faz uma válvula?

O principal trabalho de uma válvula é controlar, bloquear ou liberar o fluxo de um fluido ou gás dentro de uma linha. Existe uma grande variedade de tipos de válvulas, e cada um opera de forma única, no entanto, no final, os princípios fundamentais são os mesmos. Entre os tipos mais comuns de válvulas estão:  válvula de esfera, válvula macho, válvula borboleta. Todas estas a princípio são operadas manualmente, mas também podem ser atuadas, ou seja, acopladas a um atuador.

O que faz um atuador?

Um atuador é um implemento que é embutido no alojamento da válvula e que determina quando a válvula será aberta ou fechada por meio do uso de um sistema controlador. Assim como nas válvulas, existem alguns tipos diferentes de atuadores para escolher, dependendo da aplicação em que serão usados. Quanto ao tipo de energia entrante à ser convertida em energia cinética, ou movimento, os atuadores se classificam em: Atuadores Elétricos, Atuadores Pneumáticos e Atuadores Hidráulicos. De acordo com o movimento que estes atuadores realizam, podem ser classificados em: Lineares e Rotativos.

Motores e controles

Os atuadores elétricos são dispositivos que também podem ser chamados de motor e que convertem a energia elétrica entrante em energia cinética, ou seja, em movimento mecânico. Pode ser compreendido em modo mais simples como um motor operado à distância permitindo uma vasta gama de aplicações em modo remoto

Já os atuadores pneumáticos podem ser incrementados com acessórios variados como: Posicionador, indicador de posição e solenoide.

Uma rede de atuadores é tipicamente controlada por um sistema de computador que usa vários sensores que ditam a ação dos atuadores e, portanto, da válvula. No final, válvulas e atuadores são componentes completamente distintos em um sistema de transferência de fluidos ou gases, mas eles são usados ​​juntos para atingir um objetivo comum.

Adendo: alguns tipos de válvulas

Válvula de Esfera: Uma válvula de esfera, como seu nome sugere, é uma válvula cujo obturador é uma esfera oca, perfurada e pivotante, assentada dentro de um corpo tubular e que controla o fluxo de fluídos ou gases permitindo sua passagem de uma extremidade à outra através da abertura vazada de sua esfera. O centro oco da esfera é chamado de passagem ou furo. A válvula de esfera está na posição aberta quando esta porta central está alinhada na mesma direção da tubulação conectada, pois esse posicionamento permite que o fluido ou gás flua através dela. A válvula gira para a posição fechada quando a porta se torna perpendicular, bloqueando o caminho do fluxo e evitando que quaisquer substâncias continuem circulando dentro da tubulação. A válvula de esfera faz parte da família ¼ de volta pois para obter o fechamento ou abertura é necessário apenas um quarto de giro, ou seja, um movimento de 90°.

Válvula Borboleta: A válvula borboleta também pertence à família de válvulas chamadas de ¼ de volta (um quarto de volta), pois para obter a posição aberta ou fechada não é necessário um giro completo mas apenas um movimento de ângulo 90°. A válvula borboleta é constituída de uma haste que adentra a sede circular da válvula e, uma vez no interior da sede, a haste assume a forma de disco, encaixando-se perfeitamente à sede. O nome válvula “borboleta” se deve ao fato do disco, ligado à haste, se assemelhar a uma borboleta quando descreve o seu movimento giratório.

Válvula macho:

As válvulas macho são válvulas com “tampões” cilíndricos ou cônicos que podem ser girados dentro do corpo da válvula, num movimento de um quarto de volta, para controlar o fluxo através da válvula. Os plugues nas válvulas de encaixe têm um ou mais corredores ocos para os lados através do plugue, de modo que o fluido possa fluir através deste quando a válvula estiver aberta. As válvulas de encaixe são simples e geralmente econômicas. Quando o plugue é cônico, a haste/manopla é tipicamente conectada à extremidade de maior diâmetro do plugue. Normalmente, as válvulas de encaixe não têm capotas, mas geralmente têm a extremidade do plugue com a alça exposta. Em tais casos, geralmente não se parece com uma haste. A haste  e o cabo geralmente vêm em uma única peça, geralmente um manipulador simples, aproximadamente em forma de L, preso à extremidade do plugue. A outra extremidade do plugue também é frequentemente exposta, mas com um mecanismo que retém o plugue no corpo.

Além dos exemplos citados, existe uma gama muito diversificada de válvulas presentes no mercado e praticamente todas podem ser atuadas.

Adendo: atuadores pneumáticos, elétricos e hidráulicos

Atuador Pneumático

É um dispositivo que converte a energia armazenada no ar comprimido (energia pneumática) em movimento mecânico. Geralmente consistem de um cilindro ou câmara em que o ar atmosférico, ou um gás pressurizado ou a mistura de ambos, é contido e deixado expandir. À medida que o gás se expande, a diferença de pressão entre o interior da câmara e a pressão atmosférica natural faz com que o gás acumule energia. O gás é então liberado do interior da câmara de maneira controlada, de modo que seja direcionado para um pistão, engrenagem ou algum outro dispositivo mecânico. O pistão é então usado para realizar o trabalho real a ser feito. Dependendo de como o gás é direcionado para o pistão e como o atuador é projetado, o pistão pode ser conduzido em linha reta (movimento linear) ou em círculo (movimento rotativo) ou oscilante (movimento limitado por um determinado número de graus).

O termo pneumático vem do grego Pneumos ou Pneuma que significa sopro, respiração. A Pneumática é a parte da Física que estuda a dinâmica e os fenômenos físicos relacionados aos gases ou vácuos bem como os métodos de conversão da energia pneumática em energia mecânica. A Energia Pneumática provém da compressão do ar atmosférico em um reservatório, transformando-o em ar comprimido a uma dada pressão de trabalho. O equipamento que executa este processo é chamado de compressor de ar.

Atuador Elétrico

É um dispositivo que converte a energia elétrica entrante em energia cinética, ou seja, em movimento mecânico. Pode ser compreendido em modo mais simples como um motor, ou interruptor, operado à distância permitindo uma vasta gama de movimentos em modo remoto lá onde o seu acionamento presencial poderia comportar riscos para o operador devido à insalubridade do ambiente onde este está localizado, ou devido ao fato de estar presente em local de difícil acesso ou ainda em aplicações que requerem saídas de alto torque. Os atuadores de válvulas, por exemplo, desempenham um papel importante na automação do controle de processos.

Os Atuadores Elétricos são amplamente utilizados em diversas aplicações como controladores de portas, aberturas e comportas, atuação de válvulas e em processos de maquinação. Eles são usados ​​em estação de tratamento de águas residuais, usinas de energia, refinarias, mineração e processos nucleares, fábricas de alimentos e oleodutos.

Atuador hidráulico

Atuador hidráulico é um dispositivo que converte a energia hidráulica em energia mecânica, ou seja, em movimento mecânico. Nesse atuador, a principal fonte de energia é o fluido hidráulico e o movimento pode ser controlado alternando a quantidade de fluido hidráulico em seu interior. A princípio utilizava-se água como fluído, mas com o desenvolvimento de tecnologias químicas, novos óleos foram criados para este fim específico. As concepções mais comuns consistem do pistão, cilindro, o fluido hidráulico, e no fornecimento e a linha de retorno. A maioria do processo deste mecanismo acontece dentro do cilindro, nele estão contidos o pistão e o fluido. Uma abertura no interior do cilindro é atribuída ao fornecimento e a linha de retorno. A vantagem principal deste tipo de equipamento é a elevada quantidade de força que ele é capaz de gerar.

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