Visualizações: 16 Autor: Editor do site Horário de publicação: 20/10/2023 Origem: Site
Os atuadores industriais usados em aplicações industriais e outras requerem uma análise cuidadosa dos requisitos antes de escolher o atuador certo para a aplicação.
Os atuadores industriais exigem uma análise cuidadosa dos requisitos da aplicação antes de escolher o atuador certo para a aplicação.
Um atuador industrial é um dispositivo mecânico ou eletromecânico que converte energia de um sinal de controle em movimento mecânico. Em termos mais simples, um atuador é um dispositivo que permite movimento ou posicionamento controlado.
Os atuadores precisam de um sinal de controle e uma fonte de energia para provocar movimento mecânico. Os atuadores utilizam uma fonte de energia – como elétrica, ar comprimido ou pressão hidráulica – e um sinal de controle que pode ser manual, um sistema eletrônico automático, um sistema mecânico fixo, um sistema executado por software ou um sistema de controle robótico.
Desde a regulação do fluxo de combustível para uma turbina a gás até a operação de válvulas e cilindros hidráulicos em plantas industriais, os atuadores servem ao propósito geral de controlar o movimento e são um componente chave em diversas aplicações de controle de válvulas industriais.
Quais são os diferentes tipos de atuadores? Os atuadores são classificados de acordo com o tipo de movimento que produzem e o tipo de potência ou fonte de energia que utilizam para controlar a aplicação.
Os atuadores podem criar dois tipos principais de movimentos – lineares e rotativos.
Atuadores lineares: Os atuadores de válvula linear são usados para transformar energia elétrica, pneumática e hidráulica em um movimento de empurrar e puxar ou movimento linear. Um atuador linear pode criar um movimento para frente e para trás em um plano linear definido. A maioria dos equipamentos encontrados em fábricas de processamento de alimentos e bebidas que requerem movimento retilíneo utilizam válvulas lineares para controlar o fluxo de matérias-primas e produtos acabados.
Atuadores rotativos: Os atuadores rotativos se movem em movimentos circulares. Máquinas que possuem peças rotativas possuem um atuador rotativo para completar um movimento de giro em um plano circular. Atuadores rotativos são amplamente utilizados em válvulas de controle e válvulas de esfera. Um atuador rotativo pode continuar girando em uma determinada direção e pode ir e voltar. Atuadores de válvula rotativa são frequentemente usados na indústria de petróleo e gás.
Atuadores lineares e rotativos podem ser usados juntos nos casos em que um mecanismo necessita de operação em dois planos de movimento, exigindo movimentos rotacionais, no sentido horário e anti-horário, bem como movimento linear para cima e para baixo.
Os diferentes tipos de atuadores classificados de acordo com a fonte de energia são apresentados abaixo
Os atuadores pneumáticos usam vácuo ou gás pressurizado para atuar como um pistão dentro de um cilindro para criar movimento mecânico.
Existem cilindros de ação simples que possuem uma porta por onde o gás pressurizado entra em uma direção. O ar comprimido força o pistão a se mover em uma direção, comprimindo uma mola que está instalada no pistão. Os cilindros de dupla ação se estendem e retraem sem mola e possuem duas portas por onde o ar pode entrar e sair.
Os atuadores pneumáticos são preferidos porque são seguros, geralmente rápidos, econômicos e podem produzir grandes quantidades de torque com pequenas mudanças de pressão. Devido à alta pressão envolvida para acionar um atuador pneumático, essas válvulas respondem rapidamente e são as escolhas preferidas em aplicações onde é necessário parar e iniciar os controles principais imediatamente.
Entre muitos outros usos, os atuadores pneumáticos são frequentemente empregados em válvulas usadas para controlar o fluxo de água de resfriamento em usinas de energia.
Atuadores elétricos requerem energia elétrica para permitir o movimento. Sendo movidos por uma fonte de energia facilmente disponível, os atuadores elétricos são considerados mais eficientes em termos energéticos e limpos.
O maior problema com os atuadores elétricos é que eles podem superaquecer se houver mudanças extremas no ciclo de trabalho. Velocidades mais lentas devido à inércia também o tornam menos popular em determinadas aplicações. Algumas das aplicações comumente utilizadas são na abertura e fechamento de válvulas borboleta ou esfera. Os atuadores elétricos são divididos em atuadores eletromecânicos e atuadores eletro-hidráulicos.
Esses atuadores convertem sinais elétricos em movimentos rotativos, movimentos lineares ou uma combinação dos dois. Os atuadores eletromecânicos são precisos, têm vida útil mais longa e exigem pouca manutenção.
Esses atuadores são acionados eletricamente, mas dão movimento a um acumulador hidráulico, que por sua vez fornece a força para o movimento. Quando estes atuadores são usados, não há necessidade de uma bomba hidráulica separada; isso reduz o custo e aumenta a confiabilidade e a segurança.
Os atuadores hidráulicos possuem um cilindro, ou motor fluido com pistão, que utiliza energia hidráulica para gerar movimento mecânico. O movimento mecânico, por sua vez, é convertido em movimento linear, rotatório ou oscilatório conforme a aplicação.
Os líquidos são quase incompressíveis; as mudanças de densidade causadas pela pressão e temperatura são insignificantes. Por esse motivo, a quantidade de torque gerada por uma válvula atuadora hidráulica é alta, tornando-a muito potente. Existem válvulas atuadoras hidráulicas de ação simples que aplicam pressão em um lado dos pistões, movendo-os na direção oposta. Uma mola seria necessária para o movimento reverso. Por outro lado, os atuadores hidráulicos de dupla ação aplicam pressão em ambos os lados do pistão para um movimento de ambos os lados.
Algumas aplicações onde os atuadores hidráulicos são usados são nas válvulas principais de parada e controle para tubulações de turbinas a vapor de alta pressão.
Os atuadores magnéticos utilizam efeitos magnéticos para gerar força mecânica, movimento rotativo ou linear, movimento contínuo ou limitado. Atuadores magnéticos são encontrados em uma ampla variedade de aplicações HVAC para desligar ou misturar fluidos e vapor.
Um atuador térmico gera movimento linear em resposta às mudanças de temperatura, usando um pistão e um material termicamente sensível.
Os atuadores térmicos são amplamente utilizados em aplicações onde a mistura e o desvio de fluidos são necessários e em processos de desligamento de segurança onde é necessário abrir ou fechar uma válvula com base em um ponto de ajuste de temperatura.
Os atuadores de válvula térmica podem funcionar mesmo em caso de falha de energia e são confiáveis e seguros, pois não estão sujeitos a curtos-circuitos.
Cada atuador tem uma finalidade e um requisito de energia únicos. É importante entender como cada atuador funciona para escolher o atuador de válvula correto.
Dê uma olhada nos seguintes pontos para selecionar o atuador certo:
Fonte de energia: Um dos fatores mais importantes na seleção do atuador de válvula correto é a fonte de energia disponível. Para uma instalação industrial com fonte de ar pressurizado ininterrupta, a escolha certa seria um atuador pneumático. Porém, se não houver ar pressurizado disponível, você pode escolher um tipo elétrico ou hidráulico.
Movimento necessário: Outra consideração importante ao escolher um atuador é o movimento necessário para sua aplicação. Determine a amplitude de movimento necessária para o seu equipamento – linear, rotativo ou uma combinação de ambos – e escolha o atuador certo para a válvula.
Precisão: Algumas indústrias exigem um nível mais alto de precisão e repetibilidade do que outras. Atuadores pneumáticos são uma escolha superior para movimentos específicos.
Segurança – Requisitos de classificação NEMA: A segurança deve ser outro fator crucial ao selecionar um atuador de válvula. É importante saber em que tipo de ambiente o atuador será usado. Você precisa levar em consideração os requisitos de classificação NEMA e seguir as diretrizes da NEMA para melhorar a segurança.
As classificações NEMA mais comuns são NEMA 4, 4x e 7.
Os gabinetes NEMA 4 são destinados para uso interno ou externo e fornecem um grau de proteção ao pessoal contra contato acidental, são à prova d'água – proteção contra queda de sujeira, chuva, granizo, neve, poeira levada pelo vento, respingos de água e água direcionada por mangueira – e formação externa de gelo.
Os gabinetes NEMA 4X são iguais ao NEMA 4, mas fornecem um nível adicional de proteção contra corrosão.
Os gabinetes NEMA 7 podem ser usados em áreas com condições perigosas específicas e podem suportar as pressões resultantes de explosões internas de gases e atender às especificações de testes de explosão, hidrostáticos e de temperatura.
Por exemplo, operar um atuador elétrico próximo a uma fonte de água, sem capas protetoras e outras medidas de segurança, pode ser perigoso.
As válvulas acionadas, assim como outros equipamentos de plantas industriais, estão sujeitas a ambientes perigosos e ao desgaste. Todos os atuadores de válvula devem passar por manutenção preventiva para:
Aumente a longevidade dos atuadores de válvula.
Aumente a confiabilidade do atuador.
Identifique quaisquer problemas antes que eles ocorram e afetem a operação.
Reduza os custos de manutenção.
Evite grandes paralisações e períodos de inatividade.
Os seguintes pontos precisam ser considerados ao fazer a manutenção de um atuador:
Inspecione externamente seus atuadores regularmente quanto a desgaste.
Verifique se há vazamentos e níveis de fluido hidráulico. Se você encontrar peças soltas ou danificadas em seu atuador, substitua-as.
Verifique o desempenho analisando gráficos automatizados e cálculos de saída.
Os atuadores são amplamente utilizados em muitas aplicações industriais e outras. Uma análise cuidadosa dos requisitos deve ser feita antes de escolher o ajuste correto para a finalidade da aplicação do atuador.
