O dimensionamento preciso do atuador de válvula é fundamental para garantir o funcionamento adequado de válvulas automatizadas em condições de processo na indústria. Na seleção de um atuador elétrico para válvulas, diversos fatores devem ser considerados para se escolher o atuador mais adequado para a aplicação em questão.
Os atuadores são responsáveis por movimentar e manter uma posição no elemento de fechamento de uma válvula. Se o atuador não atender aos requisitos do processo e do projeto, poderá afetar negativamente a operação da válvula. Avaliar os requisitos dos atuadores é importante nas etapas iniciais da seleção de um atuador de válvula adequado para uma aplicação de processo.
O Alto Custo do Dimensionamento Inadequado: Riscos à Segurança e Desgaste dos Componentes
Os atuadores são frequentemente negligenciados durante o projeto de sistemas de válvulas, embora controlem diretamente o movimento e a posição final de esferas, discos ou obturadores. O dimensionamento correto do atuador garante que ele forneça o torque necessário para movimentar e assentar a válvula em todas as condições de operação.
Se a seleção do atuador não corresponder aos requisitos do sistema, as válvulas podem não abrir ou fechar completamente. Isso pode criar riscos de segurança, como vazamentos devido à vedação incompleta, eventos de sobrepressão ou fluxo descontrolado. Atuadores subdimensionados podem travar sob carga, enquanto unidades superdimensionadas podem causar tensão excessiva nos componentes da válvula.
Dimensionamento inadequado também acelera o desgaste das peças internas. As engrenagens podem sofrer cargas anormais, levando ao desgaste dos dentes ou ao desalinhamento. Condições repetidas de sobrecarga podem aumentar o atrito, elevar a demanda de torque e reduzir a vida útil dos componentes.
A seleção deve considerar o sistema como um todo, e não apenas a válvula. Uma avaliação adequada garante uma operação confiável, reduz os riscos de segurança e limita o desgaste prematuro, assegurando que o atuador forneça torque controlado e adequado em toda a faixa de operação da válvula.
Etapa 1: Adequação da ação do atuador ao tipo de válvula (nuances de um quarto de volta versus múltiplas voltas)
O processo de seleção de atuadores começa com uma avaliação das necessidades de aplicação do sistema. As válvulas industriais são empregadas para diversas funções em um sistema, por exemplo, para controle de fluxo, isolamento de tubulações ou para proteção de equipamentos.
Para que as funções das válvulas industriais sejam realizadas, os atuadores, incluindo atuadores elétricos de múltiplas voltas Utilizados em válvulas de gaveta ou globo, os atuadores devem ser capazes de controlar o movimento dos elementos de fechamento das válvulas. Isso ocorre porque os elementos de fechamento, sejam esferas, plugues ou discos, precisam responder ao movimento dos atuadores para o controle adequado do fluxo no sistema.
As condições do processo, como pressão, temperatura e vazão, afetam o desempenho das válvulas industriais no sistema. Essas condições também afetam as forças que atuam nos elementos de fechamento das válvulas.
Etapa 2: Cálculo dos Requisitos de Torque com um Fator de Segurança (Torque de Desacoplamento vs. Torque de Funcionamento)
As condições do processo têm um impacto significativo no desempenho dos atuadores. Pressão, temperatura e vazão podem afetar a quantidade de força necessária para mover e manter o elemento de fechamento da válvula no lugar, o que deve ser considerado durante o cálculo do torque do atuador elétrico.
Se as condições do processo não forem levadas em consideração na seleção do atuador, ele poderá não fornecer torque suficiente para movimentar a válvula.
Normalmente, utilizam-se duas condições de torque na seleção de atuadores.
O torque de desacoplamento é definido como a quantidade de torque necessária para mover uma válvula a partir de uma posição totalmente fechada ou assentada. Nessa posição, normalmente é mais difícil mover uma válvula devido ao atrito entre as superfícies e as partes móveis internas.
O torque de funcionamento é definido como a quantidade de torque necessária para continuar movendo uma válvula depois que ela começa a se mover a partir de uma posição totalmente fechada ou assentada.
Esses dois valores de torque podem variar dependendo das condições do processo. Em alguns casos, alta pressão e alta temperatura podem afetar a quantidade de torque necessária para movimentar uma válvula.
As seguintes condições podem afetar a quantidade de torque necessária para uma válvula:
| Fator de avaliação | Descrição | Importância da seleção do atuador |
| Pressão do processo | Pressão atuando sobre a válvula dentro do sistema | Pode aumentar a força necessária para mover a válvula. |
| Temperatura de operação | Condições de temperatura dentro do processo | Pode afetar os componentes do atuador e o atrito da válvula. |
| Taxa de fluxo | Movimento de fluido através da válvula | Pode influenciar as forças de posicionamento da válvula |
| Função da válvula | Função da válvula (controle de fluxo, isolamento, proteção) | Determina as demandas operacionais do atuador. |
Essas condições precisam ser avaliadas para garantir que o atuador escolhido seja capaz de fornecer torque adequado para mover e posicionar a válvula dentro do ambiente operacional, mantendo um atuador apropriado. fator de segurança.
Etapa 3: Determinação do ciclo de trabalho e dos requisitos de energia (evitando o superaquecimento do motor)
A seleção do atuador deve levar em consideração os sinais de controle, a fonte de alimentação e o ciclo de trabalho da válvula. O atuador deve ser compatível com protocolos de relé, analógicos e digitais, como Modbus, HART e Profibus, com feedback de posição para um controle preciso.
O ciclo de trabalho de uma válvula define o uso em operações por hora ou por dia. Por exemplo, 12 operações de abertura/fechamento por hora caracterizam uma aplicação de alta demanda. Uma demanda maior aumenta a frequência de partidas e paradas, o consumo de corrente e a geração de calor.
O ciclo de trabalho influencia diretamente a seleção do motor. Serviços de alta exigência requerem motores com maior capacidade térmica, classe de isolamento adequada e frequências de partida nominais para evitar superaquecimento. Serviços de baixa exigência podem utilizar configurações de motor padrão.
A maioria dos atuadores elétricos inclui proteção térmica que desarma a 120 °C ± 5 °C e rearma após o resfriamento. Os projetos comuns utilizam motores assíncronos de gaiola de esquilo Com isolamento Classe H e opções de alimentação como 110/220V CA monofásico e 380/440V CA trifásico.
A correta adequação do ciclo de trabalho da válvula ao motor evita o superaquecimento, prolonga a vida útil dos componentes e garante o funcionamento confiável do atuador elétrico de múltiplas voltas.
Etapa 4: Avaliação das condições ambientais (aplicações industriais, marítimas ou de alta temperatura)
Outro fator a ser considerado na seleção de atuadores é a confiabilidade dos componentes. A confiabilidade é um fator crucial, especialmente para válvulas que desempenham funções críticas em um sistema.
Quando a falha de um atuador pode afetar a estabilidade de um sistema, a confiabilidade do atuador torna-se um fator crucial na seleção do mesmo. A importância da válvula no sistema também é um fator a ser considerado na escolha do atuador.
Conclusão: Evite erros de seleção dispendiosos com uma lista de verificação profissional.
O dimensionamento correto de um atuador de válvula requer a consideração das necessidades da aplicação, da compatibilidade com o sistema, da confiabilidade e do custo. Ao levar isso em conta, garante-se que o atuador funcione de forma eficaz em um sistema de automação.
É necessário examinar as necessidades do processo, a compatibilidade do sistema e a confiabilidade antes de Selecionando um atuador de válvula para evitar erros de tamanho.
