Em busca da otimização de recursos e redução de desperdício, empresas de todos os ramos voltam seus olhos à automação industrial.
É um esforço (investimento) que vale a pena, e isso é notável de diversas maneiras, seja por meio de testemunhos de terceiros, pesquisa de mercado ou pelos próprios dashboards que apresentam redução no consumo de recursos e o custo atrelado, ao longo do tempo.
Por exemplo: sistemas manuais que contém atuadores, como as válvulas, foram em sua grande maioria substituídos por sistemas automatizados.
Mas, como cada válvula possui aplicações específicas em processos distintos, vale a pena saber um pouco mais sobre elas.
Assim, o texto de hoje prioriza as válvulas de esfera. Conheça, a partir de agora, suas tecnologias, etapas e boas práticas.
O que é uma válvula de esfera e por que automatizá-la
Você já ouviu falar sobre algum dispositivo de bloqueio do tipo “quarter-turn”? Se não, então vos apresento a válvula de esfera.
Este conceito vem da característica de operação que permite que, por meio de um giro de 90°, a válvula alterne entre a posição totalmente aberta para totalmente fechada.
O nome “esfera”, por sua vez, diz respeito ao seu fechamento, que ocorre por meio de uma esfera que gira, bloqueando ou permitindo a passagem de fluxo de fluido. Veja a imagem ilustrativa abaixo de uma válvula de esfera com parte de sua estrutura externa cortada.
Mas, por que automatizar essa válvula?
Bem, a operação manual carrega consigo vários erros. É comum que a interferência humana tenha erros. Além disso, a depender da situação em que essa válvula é utilizada, a operação manual poderia até mesmo acarretar em risco operacional.
Além de ter uma abertura com base em dois pontos (totalmente fechada ou totalmente aberta), essa válvula pode ter sua abertura e fechamento controlados proporcionalmente.
Em outras palavras, entre a abertura total e o fechamento total, possuem outras posições que essa válvula pode assumir para implicar em um fluxo de fluido ou sólido controlados.
“Então posso utilizar a válvula de esfera para quaisquer aplicações que requerem controle proporcional?”
A resposta é: não! A válvula de esfera não é a mais adequada para isso, sendo utilizada na grande maioria das vezes para abertura ou fechamento total (on-off).
Enfim, podemos assumir também que a válvula esférica é um bom instrumento para evitar, por exemplo, golpes de ariete ou mudanças abruptas de vazão.
Não menos importante, não podemos deixar de lembrar que nem todas as válvulas ficam em lugares acessíveis. Muitas vezes, ficam em lugares de risco dentro de uma operação industrial. Então, a acessibilidade é facilitada com a automação.
Por fim: a tecnologia. A era atual da tecnologia permite interação entre dispositivos inteligentes. As válvulas automatizadas se comunicam com sistemas de controle e supervisão.
Além disso, também podem conter atuadores digitais inteligentes, trazendo uma nova abordagem ao conceito de indústria (clique aqui e veja).
Atuadores aplicados a válvulas de esfera
A válvula não vai se fechar ou abrir automaticamente se não tiver instalado nela um atuador. Este atuador pode ser pneumático, elétrico ou hidráulico. Escolher um ou outro vai implicar na mudança dos equipamentos utilizados no sistema de automação.
Vamos conhecê-los:
1. Atuadores pneumáticos
São amplamente utilizados pela simplicidade, velocidade de resposta e facilidade de manutenção. Existem em duas configurações:
- Dupla ação: utiliza ar tanto para abrir quanto para fechar;
- Retorno por mola: em falta de ar comprimido, retorna automaticamente para a posição segura (fail-safe).
- São ideais para processos industriais de média e alta frequência de acionamento.
2. Atuadores elétricos
Transformam energia elétrica em torque mecânico. Destacam-se pela precisão de posicionamento, integração com CLPs e protocolos digitais, e pela operação limpa (dispensa ar comprimido).
São recomendados quando há limitação de infraestrutura pneumática (como em salas limpas) ou quando o controle deve ser extremamente preciso.
3. Atuadores hidráulicos
Aplicados em sistemas de alta pressão ou onde há grandes torques envolvidos. São comuns na indústria pesada e em linhas críticas totalmente energizadas com fluido hidráulico.
A seleção do atuador depende de elementos técnicos como: torque requerido pela válvula, características do fluido, frequência de operação, velocidade de resposta, ambiente, custo global e requisitos de segurança.
Arquitetura de controle e periféricos necessários
Assim como foi dito, uma válvula na indústria moderna está conectada a diversos outros dispositivos industriais. Para automatizá-la, é preciso, então, mais do que o próprio dispositivo.
O atuador é um dos dispositivos requisitados, e dele já falamos. Mas, muitas aplicações exigem também:
- Sensores de posição (limit switches, encoders, indicadores visuais);
- Válvulas solenoide;
- Painéis de comando e controladores (CLPs, SCADA, remotas, drivers);
- Transmissores e relés para intertravamentos;
- Comunicação industrial, como sinais 4–20 mA, digitais ou protocolos específicos (Modbus, Profibus, AS-i, Ethernet industrial).
Desta maneira, você tem um processo que extrai diversos benefícios da automação, como o monitoramento, rastreabilidade e proteção.
Etapas da automação de uma válvula de esfera
A automação envolve um fluxo de atividades que deve ser conduzido com rigor técnico. Então, não se trata de apenas selecionar aquela válvula que possui maior capacidade tecnológica.
Veja o que mais você pode fazer para garantir uma automação correta da sua válvula de esfera:
- Especificação formal da válvula e dimensões: pressão, temperatura, material, fluido e classe de vedação.
- Cálculo de torque: incluindo fatores de segurança, torque dinâmico e torque de ruptura.
- Seleção de materiais compatíveis com corrosão, abrasividade e requisitos sanitários.
- Montagem mecânica entre válvula e atuador, respeitando normas ISO 5211, NAMUR e evitando desalinhamentos.
- Instalação elétrica ou pneumática, conforme tipo do atuador.
- Configuração do comando e lógica de controle, incluindo tempos de abertura/fechamento e intertravamentos.
- Testes e comissionamento, como stroke test, estanqueidade e verificação de sinais.
- Validação operacional com o processo já em regime, registrando dados e eventuais ajustes.
Boas práticas para confiabilidade e segurança
Alguns princípios tornam a automação mais confiável e duradoura:
- Dimensionamento adequado do atuador, com margem de torque;
- Avaliação do ambiente: grau de proteção da válvula (IP) para ambientes com poeira, corrosão, umidade, entre outros;
- Adoção de estratégias de fail-safe, definindo a posição segura em caso de falha;
- Manutenção preventiva com lubrificação, testes funcionais e verificação de vedação;
- Monitoramento do ciclo operacional e integração com sistemas de gestão de ativos.
Essas práticas não apenas reduzem paradas, mas também estendem a vida útil da válvula e dos acessórios.
Conclusão
A automação de válvulas, em geral, é um passo importante para elevar a eficiência, segurança e confiabilidade dos processos industriais.
Trata-se de um investimento que reduz riscos, otimiza recursos e prepara o processo para níveis maiores de desempenho e supervisão.
