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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE
JAGUARIÚNA
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Resumo: Este artigo visa estudar na elaboração de matéria didático sobre válvulas. Válvula é um dispositivo que pode ser utilizado para controlar o fluxo de líquido, gás e material em suspensão. As válvulas podem ser encontradas em quase todas as situações, também chamadas de reguladores, reguladores de velocidade. A chance de encontrar uma válvula em qualquer instalação é de quase 100%. Dependendo de como esses dispositivos são usados, as válvulas vêm em muitas configurações diferentes e seus tamanhos variam de peças minúsculas a peças para usinas hidrelétricas. As válvulas também variam de modelos básicos a modelos extremamente complexos e são um dos projetos mecânicos mais antigos. Eles são básicos e têm sido usados há milhares de anos. Este trabalho é proposto para organizar um estudo e caracterizando especificações das engenharias, visando o sistema de controle. São apresentados o funcionamento e definições das válvulas de controles e atuadores. Contudo este trabalho consiste em apresentar uma complementação das aulas da matéria de sistema de controle. Palavras-chaves: Sistemas de Controle, Válvula, Controle, Engenharia. Abstract: This article aims to study the elaboration of didactic material about valves. Valve is a device that can be used to control the flow of liquid, gas and material in suspension. Valves can be found in almost all situations, also called regulators, speed regulators. The chance of finding a valve in any installation is almost 100%. Depending on how these devices are used, the valves come in many different configurations and their sizes range from tiny parts to parts for hydroelectric plants. The valves also vary from basic models to extremely complex models and are one of the oldest mechanical designs. They are basic and have been used for thousands of years. This work is proposed to organize a study and to characterize engineering specifications, aiming at the control system. The operation and definitions of the control valves and actuators are presented. However, this work consists of presenting a complementation of the control system classes. Keywords: Control Systems, Valve, Control, Engineering.
Com grande eficiência, a válvula de controle é amplamente utilizada nos mais variados ramos da indústria como um mecanismo que, quando instalado em suas linhas de tubulações, destina-se a diferentes propósitos. A válvula de controle é um componente que consome energia hidráulica de forma controlada no equipamento onde foi instalada. Já os atuadores (Figura 2) é um dispositivo que converte a energia em movimento. Também pode ser usado para aplicar uma força. Ele é tipicamente um dispositivo mecânico que leva energia e é convertida em algum tipo de movimento. Os atuadores normalmente são usados em aplicações industriais ou fabricações e podem ser usados em dispositivos como motores, bombas, válvulas e interruptores. Ou seja, os atuadores fazem parte de um processo da válvula. Figura 2 – Atuadores (FONTE: MECÂNICA INDUSTRIAL)
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Elementos finais de controles são dispositivos que atuam no processo mediante sinal enviado pelo controlador, tendo como função reduzir ou corrigir o máximo de erro do valor da variável controlada. Alguns desse dispositivos são válvulas, resistências elétricas, motores e atuadores, porém vamos falar somente das Válvulas de Controle e Atuadores.
2.1 ATUADORES
Atuadores de válvula são mecanismos ou até mesmo motores utilizados para automatizar ou ativar válvulas, geralmente operados por intervenção direta ou manual para fechar, abrir, ajustar a tubulação ou o fluxo circulante na tubulação. Figura 3 – Atuador para válvulas (FONTE: BONGAS) 2.1.1 FUNCIONAMENTO DOS ATUADORES PARA VÁLVULAS O atuador é conectado a uma válvula que antes era operada apenas manualmente, após a aplicação passa a operar automaticamente, ou seja, pode ser operado remotamente sem intervenção direta ou manual do operador. O atuador converte a energia de entrada em energia cinética, tendo assim, movimento mecânico. A energia que chega pode ser de três tipos. Elétrico, pneumático ou hidráulico. O atuador pode ser simplificado para um motor ou até um interruptor operado remotamente, que pode realizar várias ações no modo remoto. Devido ao ambiente insalubre, sua operação face a face pode trazer riscos para o operador, ou porque existe em locais inacessíveis ou
Figura 4 – Atuador pneumático (FONTE: LAMARCK) 2.1.2.2 ATUADOR ELÉTRICO É um dispositivo que converte a energia elétrica de entrada em energia cinética, ou seja, movimento mecânico. Pode ser entendido mais simplesmente como um motor ou interruptor operado remotamente, que permite múltiplas ações em modo remoto. Devido ao ambiente insalubre ou pelos seguintes motivos, sua operação presencial pode representar um risco para o operador, é usado em locais de difícil acesso ou aplicações que requerem alto torque de saída. Os atuadores de válvula desempenham um papel importante no controle de processo automatizado. Os atuadores elétricos são amplamente utilizados em uma variedade de aplicações, como controladores de portas, atuação em válvulas de processos de usinagem, abertura de comportas, eles são usados também em estações de tratamento de águas residuais, usinas de energia, refinarias, mineração, processos nucleares, fábricas de alimentos e oleodutos.
Figura 5 – Atuador elétrico (FONTE: RIZZIVAL) 2.2 VÁLVULAS DE CONTROLE Uma válvula de controle é um equipamento que deve ser suficientemente resistente mecanicamente e quimicamente para suportar pressões, temperatura, fluidos em suas condições de trabalho, a válvula atua respondendo a um sinal do controlador do processo, o sinal é enviado ao posicionador que abre ou fecha a válvula, deixando assim o variável do processo no valor desejado. A válvula de controle é um dos elementos mais importantes do processo. A válvula de controle surge quando o processo precisar ser extremamente eficiente, onde o fluido precisa ser meticulosamente controlado. 2.2.1 TIPOS DE VÁLVULA DE CONTROLE: Existem muitos modelos e tipos de válvulas que satisfazem uma ou mais das funções que atende uma infinidade de tipos de projetos e uma ampla variedade de aplicação industrial, abaixo vamos os tipos de válvula de controle:
- Manual: A operação da abertura e fechamento a ser realizada é feita pelo homem
- Autorregulada : A operação de abertura e fechamento é realizada utilizando a energia contida no fluido
Uma válvula de controle deve: Variar a área de passagem do fluido manipulado, a válvula de controle manipula a vazão do meio de controle, pela alteração de sua abertura, para atender as necessidades do processo. Absorver a queda variável da pressão da linha, para compensar as variações de pressão a montante ou a jusante dela ou em todo o processo, a válvula é o único equipamento que pode fornecer ou absorver uma queda de pressão controlável. Válvula de Controle é um equipamento operado por energia que forma o elemento final em um sistema de controle de processo. É destinado à regulação das vazões de fluidos, consiste de um subconjunto de corpo contendo internos para mudança de vazão do sistema de processo, o corpo é conectado a um atuador na qual responde a um sinal transmitido por um elemento controlador. Basicamente, trata-se de um orifício de área variável, através do qual se escoa o fluido, e cuja seção é feita para variar de acordo com a vazão pretendida, há também válvulas projetadas para trabalhar especificamente em regime de tudo ou nada (válvulas on/off ) e outras destinadas a serviço manual. Figura 7 – Simbologia das Válvulas
3. CONCLUSÃO
Podemos tirar de conclusão que os atuadores são inseridos às válvulas que antes era acoplado manualmente e, após a aplicação disso, ela passa a operar de forma automático, ou seja, à distância sem a interferência direta/manual de um operador. O atuador converte em energia cinética, portanto, em movimento mecânico. Notamos que a energia pode ser de 3 formas. Elétrica, pneumática ou hidráulica. O atuador pode ser compreendido em modo mais simples como um motor e interruptor que pode ser controlado a distância permitindo vários movimentos em modo remoto lá onde o seu acionamento presencial poderia comportar riscos para o operador devido ao ambiente onde este está localizado. Notamos que, seja ele elétrico, hidráulico ou pneumático, ele deve estar ligado diretamente à que controla dentro da válvula.
