Atuadores elétricos: o que são, aplicações e tipos

Sabe-se que o monitoramento de processos industriais acontece por meio da observação das suas variáveis, as quais são utilizadas para prever o comportamento da matéria (sólido, líquido ou gás) que há de ser trabalhada.

Para tal realização, os sensores se fazem presentes e são posicionados em pontos estratégicos no sistema, a fim de se conhecer a estabilidade e a uniformidade da variável, além da perda de carga e o valor real da variável considerando todas as perturbações.

Contudo, seria suficiente ter noção do valor necessário para uma variável, além de disponibilizar sensores para monitorá-la no meio de interesse, tendo assim um sistema de supervisão?

É claro, a resposta para essa pergunta é “não”.

Um sistema não é tão interessante se for somente monitorado e, por isso, são aplicados métodos e dispositivos para que as variáveis do processo sejam controladas.

Neste contexto, entram em cena os diversos dispositivos industriais que proporcionam um controle de variáveis.

Além disso, quando o assunto é o movimento mecânico preciso, cogita-se frequentemente o uso de atuadores elétricos para tal.

Com isso, é garantido um controle preciso e plausível em máquinas e dispositivos, como em bobinadeiras, automóveis, aeronaves, portas e janelas, válvulas, entre outros.

Se você quer saber mais sobre essas ferramentas de controle e como podem ser úteis nos exemplos que demos acima, então acompanhe este texto até o final.

O que é um atuador elétrico e onde são encontrados

Empregados em uma variedade de aplicações industriais e comerciais, os atuadores elétricos são dispositivos utilizados para converter energia elétrica em movimento mecânico.

A capacidade do modo de trabalho e a precisão permitem esses dispositivos a serem utilizados em mecanismos para situações diversas e, principalmente, na automação industrial.

Antes de conhecermos as aplicações de um atuador elétrico, que tal conhecermos os seus diferentes tipos?

Tipos de atuadores elétricos

Os atuadores elétricos estão dispostos através de diferentes tipos no mercado.

Por isso, é importante conhecê-los, de modo que você saiba o que cada um pode oferecer e, assim, você pode analisar se atende ou não as suas necessidades.

Por isso, apresentamos abaixo os diferentes tipos de atuadores elétricos.

• Atuador proporcional

O atuador proporcional é um dispositivo alimentado por eletricidade, é claro, e que realiza um movimento de rotação, o qual pode ser convertido em um movimento linear, através de acoplamentos, para exercer uma função de controle em uma válvula, por exemplo.

Esse atuador é comum a diversos sistemas de automação, visto que é possível definir uma posição do mesmo, que varia de 0 a 100%, e que pode ser ajustado através de um sinal elétrico.

Em outras palavras, o atuador proporcional faz com que a válvula tenha uma abertura controlada, trazendo precisão à quantidade de fluxo de fluido no processo.

Além disso, diversos atuadores elétricos podem informar o sinal de saída, de modo a realizar um intercâmbio de informação entre a mesma e o sistema de controle, informando a sua posição real.

Isso é útil para verificar se o movimento de interesse foi executado conforme o esperado ou se há algo de errado no serviço, reduzindo então a demora pela detecção de problemas de execução que podem ocorrer.

• Floating

O atuador elétrico do tipo floating também é um dispositivo de giro, porém possui bornes que dizem respeito ao funcionamento de giro do dispositivo.

Por exemplo, esses dispositivos podem ter três bornes, os quais implicam em três comandos: giro para a esquerda, giro para a direita ou neutro (parado).

Assim, esses bornes são energizados separadamente, de acordo com a necessidade.

Desse modo, esse atuador pode ser utilizado como on-off, visto o seu método de funcionamento.

• Atuador on-off

Esse atuador elétrico possui uma mola para fazer com que a posição executada seja restabelecida se a energia de alimentação for cortada.

Desse modo, os bornes utilizados para esse atuador, normalmente, são apenas neutro e fase.

Aplicações

As aplicações de atuadores elétricos podem abranger diversas situações, visto a sua capacidade e precisão, além dos seus diferentes tipos que propõem diferentes aplicabilidades.

Desse modo, é comum encontrarmos atuadores elétricos em:

 

1. Automação industrial: controlando a abertura e o fechamento de válvulas, movimentando braços robóticos e em esteiras transportadoras;
2. Sistemas de controle de processos: controlando  a abertura e fechamento de registros, válvulas de controle de fluxo e regulando a posição de dispositivos em processos fabricação;
3. Sistemas HVAC (climatização): utilizada em unidades de tratamento de ar (AHU), unidades de bobina de ventilador (FCU), tetos resfriados, vigas resfriadas, painéis radiantes e sistemas de comutação de quatro tubos, entre outros;
4. Veículos automatizados: controlando a direção em veículos autônomos, realizando a aceleração, frenagem e operando sistemas de portas e janelas;
5. Sistemas de segurança: operando em fechaduras eletrônicas, portões automáticos e câmeras de vigilância com movimento controlado;
6. Tecnologia médica: ajustando a posição de leitos hospitalares, mesas cirúrgicas e equipamentos de diagnóstico;
7. Aeronaves e espaçonaves: para sistemas de controle de vôo, operando em superfícies de controle, como ailerons, elevadores e leme;
8. Dispositivos domésticos inteligentes: controlando a abertura e o fechamento de persianas, portas de garagem, portões e janelas, entre outros.

Além disso, é importante enfatizar que os atuadores podem não ser elétricos, como também hidráulicos, magnéticos, pneumáticos, piezoelétricos ou elétricos.

Assim, a escolha de cada um dos diferentes atuadores, vai ser em função da aplicação e das vantagens e desvantagens.

Vamos ao exemplo?

Qual a diferença entre atuador elétrico proporcional ou pneumático para válvula

Para este exemplo, utilizaremos a válvula ¼ de volta (esfera ou borboleta) como objeto de comparação, está bem?

 

1. 1. Fonte de energia: enquanto o atuador pneumático utiliza ar comprimido, o atuador elétrico fornece energia eletrica (24 Volts CC ou 220 CA, por exemplo e dependendo do modelo), caso o circuito não tenha ar comprimido;
   2. Precisão: o atuador elétrico é mais preciso, se comparado ao atuador pneumático e, isso se dá pelo fato de que controlar o ar (fluido compressível) pode naõ ser simples;
   3. Velocidade: a abertura e o fechamento de válvulas com atuadores pneumático é mais rápida;
   4. Ambiente (segurança): quando supomos a aplicação de atuadores em ambientes explosivos, o atuador pneumático é visto como à prova de explosão, porque não tem componentes elétricos. Contudo, há atuadores elétricos à prova de explosão, porém são mais caros;
   5. Ambiente (restrições): em salas limpas (controle de partículas), não é interessante utilizar sistemas pneumáticos, para não levantar partículas e resíduos no ar devido ao escape de ar;
   6. Ciclagem: o atuador pneumático pode ser operado ininterruptamente, enquanto o elétrico pode ser superaquecido se utilizado em uma quantidade exacerbada de vezes;
   7. Posicionamento: ambos atuadores podem ser utilizados como on-off (abertura total ou fechamento total) ou como atuadores proporcionais. Contudo, o atuador pneumático precisaria de um posicionador;
   8. Feedback: comum entre atuadores elétricos, indicando a posição real do atuador. Já o pneumático precisaria de um monitor de posição para dar feedback ao controlador;

• Entre outros.

Portanto, se um sistema possui ou não ar comprimido, se a velocidade é importante ou não, além de outras situações que foram indicadas, o atuador elétrico pode ou não ser viável. Quem vai ditar isso vai ser a sua necessidade e a aplicação.

Por este motivo, a Nepin oferece atuadores elétricos com os mais diversos adicionais possíveis que foram mencionados, de modo que possam atender às suas necessidades.

Por exemplo, você pode encontrar atuadores elétricos proporcionais, com intercâmbio de informações entre atuador e sistema de controle, on-off, entre outros.

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