A válvula é um dos principais componentes responsáveis por controlar o processo industrial, juntamente com dispositivos (sensores e transmissores, pressostatos, entre outros) e máquinas e equipamentos (bombas, compressores, sistemas de aquecimento ou refrigeração, entre outros).
Neste contexto, a válvula pode ser compreendida como um dispositivo que torna possível reagir às eventuais condições indesejadas de um processo, a fim de convergi-lo para a condição de interesse.
Mas você já parou para pensar como a válvula ajusta, por exemplo, o fluxo de fluido em situações como essa?
Pois bem, para isso, é necessário utilizar mecanismos que tornem a válvula, de fato, parte do sistema.
Para exemplificar e aprofundar no assunto, nada mais justo do que falar sobre a válvula de controle proporcional, visto que a mesma tem tudo a ver com o assunto.
Logo, leia este texto e entenda para o que serve a válvula de controle proporcional e qual a sua importância.
Conteúdos
O que é a válvula de controle proporcional
Quando o assunto é instrumentação e controle, é sempre preciso ter um elemento final de controle, o qual pode ser uma válvula capaz de controlar algo, isto é, um fluxo de vapor, água, refrigerante, petróleo, entre outros.
Assim, o elemento de controle deve possuir a capacidade de, realmente, controlar, isto é, realizar um serviço gradual e conforme a necessidade do sistema, de modo que não seja brusco ou abrupto para não criar perturbações no sistema.
Neste contexto, entra em cena a válvula de controle proporcional, a qual está, é claro, no contexto de válvulas de controle.
Enquanto as válvulas de controle oferecem, dentre as suas principais formas de acionamento por força (fluido hidráulico ou fluido pneumático), a válvula proporcional funciona através de um sinal elétrico à solenóide, de um modo suave e que tem muito a ver com a palavra “proporcional”.
Por este motivo, as válvulas de controle proporcional são a melhor opção para ajustes finos em processos, mas não se preocupe com isso agora, pois abordaremos este assunto depois.
Antes de explicar como essa válvula funciona, que tal diferenciá-las?
Válvulas de controle: partes e funcionamento
Como a válvula de controle pode ser acionada de diferentes modos, a sua estrutura distingue-se então, para cada tipo de acionamento. Assim, é importante que as conheçamos para que, posteriormente, possamos entender como essa válvula funciona.
Válvula de controle acionada por força
Aqui, daremos um exemplo de uma válvula de controle proporcional que possui um diafragma em sua “cabeça”, o qual irá ser submetido às forças do fluido hidráulico ou pneumático.
- Diafragma: membrana flexível e resistente que separa a câmara de controle do fluido da câmara de atuação da válvula;
- Placa do diafragma (prato): parte sólida, conhecida também como prato, que suporta o diafragma flexível e proporciona estabilidade estrutural, de modo que distribua uniformemente a pressão sobre o diafragma para evitar deformações indesejadas;
- Haste: pino ou vareta rígida o suficiente para não sofrer deformações, que conecta o diafragma ao obturador ou elemento de controle da válvula. Assim, a haste transmite o movimento do diafragma para o elemento de controle;
- Indicador de posição: dispositivo sensor que fornece feedback eletrônico sobre a posição atual do elemento de controle da válvula, indicando a porcentagem de abertura ou fechamento da válvula em determinado momento;
- Mola: componente mecânico que exerce uma força oposta ao movimento do diafragma, fornecendo a pressão de retorno necessária para fechar a válvula quando não há sinal de entrada aplicado, mantendo a posição da válvula estável quando não está sendo controlada;
- Obturador: componente que controla o fluxo de ar ou gás através da válvula, movendo-se em relação à sede da válvula para abrir ou fechar o orifício de passagem, respondendo então ao sinal pneumático ou hidráulico.
Funcionamento
- A válvula de controle pneumática ou hidráulica recebe um desses dois fluidos de acionamento, dependendo do sistema (hidráulico ou pneumático) na cabeça da válvula, a qual irá exercer uma força sobre o diafragma e, portanto, sobre o prato (ou placa do diafragma);
- A cabeça da válvula tem uma estrutura que permite a ação de uma mola, a qual exerce uma força contrária à força exercida sobre o diafragma. Neste contexto, a mola serve para estabelecer uma estabilidade no movimento gerado pelo fluido de acionamento, de modo que a haste não suba ou desça quando a quantidade de fluido for a mesma;
- A força exercida pelo fluido sobre a placa do diafragma, é aplicada sobre a haste, mencionada acima, que está conectada ao obturador, elemento este que controla (restringe ou permite) gradualmente a passagem de fluido a ser controlado (gás ou líquido) na tubulação;
- Como o fluido de acionamento é enviado em uma quantidade segundo um sinal elétrico de uma rede ou protocolo (como profibus), esta rede deve estar ciente da quantidade de abertura da válvula naquele momento. Por isso, a haste possui um sensor ou indicador de posição, que mostra qual a porcentagem (qualquer número entre 0% e 100%) de abertura ou fechamento a válvula está naquele momento;
Portanto, quando é acionado por força, o sinal elétrico é convertido em um sinal pneumático ou hidráulico. Assim, um sinal elétrico de 4 a 20 mA (miliAmperes), você pode gerar, por exemplo, uma faixa de 10 a 50 PSI (libra por polegada quadrada) a ser aplicada na válvula.
Válvula de controle proporcional
Uma válvula de controle proporcional é um tipo de válvula que utiliza uma bobina solenoide para gerar um campo magnético que, por sua vez, movimenta um obturador para abrir ou fechar o fluxo de fluido. A estrutura básica de uma válvula solenóide inclui os componentes principais mencionados abaixo.
- Bobina solenoide: componente elétrico principal da válvula, composto por um enrolamento de fio condutor ao redor de um núcleo ferromagnético;
- Núcleo ferromagnético: peça sólida de material ferromagnético (como ferro ou aço) que é atraída pelo campo magnético gerado pela bobina solenoide;
- Obturador: peça móvel que controla o fluxo de fluido através da válvula, movendo-se em relação à sede da válvula;
- Sede da válvula: feita de materiais resistentes ao desgaste e à corrosão, a sede é a superfície de vedação onde o obturador se assenta quando a válvula está fechada;
- Mola de Retorno (Opcional): algumas válvulas solenóides podem incluir uma mola de retorno que exerce uma força oposta ao movimento do obturador.
Funcionamento
- Quando uma corrente elétrica é aplicada à bobina, a mesma gera um campo magnético que atua sobre o obturador para abrir ou fechar a válvula;
- O núcleo é projetado para concentrar e direcionar o campo magnético para o obturador;
- O obturador é acionado pelo campo magnético gerado pela bobina solenoide, abrindo ou fechando o orifício de passagem para permitir ou bloquear o fluxo de fluido;
- A sede da válvula garante a vedação hermética e o bloqueio completo do fluxo de fluido, se necessário;
- A mola ajuda a garantir o fechamento rápido e seguro da válvula quando a corrente elétrica é desligada, proporcionando uma operação de fechamento confiável.
Para o que serve e qual a importância da válvula de controle proporcional
A válvula de controle proporcional é um tipo de válvula que tem o movimento do êmbolo proporcional à tensão que é aplicada à solenóide.
Isso acontece porque a solenóide energizada cria um campo eletromagnético que influencia no movimento do êmbolo e, como a tensão aplicada varia minuciosamente, o êmbolo é atraído ou repelido de acordo com este campo de intensidade variável.
Isso é um diferencial estrondoso para processos industriais que requerem um fluxo de fluido (líquido ou gás) variável, não se baseando apenas ao modo “0 ou 1”, conhecido também como totalmente fechado ou totalmente aberto.
Por este motivo, as válvulas de controle proporcional são umas das grandes opções para processos os quais requerem ajuste de pH, concentração correta durante uma mistura, abertura parcial de gás em queimadores em sistemas de aquecimento ou de fluido refrigerante para sistemas de refrigeração, entre outros.
Aqui na Nepin, por exemplo, contamos com alguns modelos de válvulas desse tipo.
Quando o assunto é automação industrial, por exemplo, a Válvula Solenoide EV260B, da Danfoss, é uma escolha garantida. Agora, quando o setor é o de refrigeração, contamos com a válvula Válvula Motorizada Flexline ICM Danfoss.
Além disso, é possível encontrar outras válvulas por aí, em sistemas pneumáticos e hidráulicos, por exemplo, que são acionadas por solenóide, porém não são do tipo “controle”, visto que apenas abrem ou fecham totalmente o fluxo de fluido (0 ou 1).
Gostou deste conteúdo? Se sim, confira outros conteúdos industriais no nosso site.
Além disso, se você deseja obter válvulas para o seu processo industrial, confira as nossas válvulas:
