Dimensionamento de atuador para válvula borboleta: torque e guia de seleção

O dimensionamento do atuador de uma válvula borboleta consiste em selecionar um atuador capaz de fornecer torque suficiente para operar a válvula com segurança e confiabilidade, além de atender às funções de controle exigidas nas condições reais de operação.

Em termos simples, o dimensionamento do atuador responde principalmente a duas perguntas:

• Qual é o torque de operação realmente necessário para a válvula borboleta?
• Qual atuador consegue fornecer torque suficiente nas condições reais de trabalho?

A pressão diferencial, o material da sede, o fluido, a temperatura e o projeto da válvula borboleta podem influenciar o torque real de operação.

Por isso, a seleção do atuador não deve ser feita apenas com base no tamanho da válvula. Também é necessário considerar o torque exigido pela válvula, a pressão diferencial, o material da sede, a pressão de ar ou alimentação elétrica disponível e o tipo de controle necessário.

O que é o torque de uma válvula borboleta?

O torque de uma válvula borboleta é a força de rotação necessária no eixo da válvula para abrir, fechar ou girar o disco. Normalmente, é expresso em N·m (newton-metro).

Se o atuador não conseguir fornecer torque suficiente para atender às necessidades reais da válvula, ela poderá não abrir ou fechar corretamente, ou poderá não atingir a posição totalmente vedada.

O torque exigido por uma válvula borboleta não é o mesmo durante todo o ciclo de abertura e fechamento. Os principais tipos de torque incluem:

• Torque de partida: torque necessário para iniciar a abertura da válvula a partir da posição totalmente fechada.
• Torque de operação: torque necessário para girar o disco durante a abertura ou o fechamento.
• Torque de assentamento: torque necessário quando a válvula se aproxima da posição totalmente fechada e o disco entra em contato com a sede para garantir a vedação.

Para dimensionar o atuador, normalmente não é suficiente considerar apenas um desses valores de torque. O atuador deve ser selecionado com base no maior torque de operação que possa ocorrer nas condições reais de trabalho.

Na maioria dos casos, o comprador não precisa calcular esses valores de torque por conta própria. Durante a seleção do atuador, o fabricante da válvula borboleta normalmente fornece os dados de torque considerando fatores como tamanho da válvula, projeto, material da sede e pressão diferencial, e então seleciona um atuador adequado.

Para uma estimativa preliminar, você pode utilizar nossa calculadora de torque para válvula borboleta para obter rapidamente um valor de referência com base no tamanho da válvula, na pressão diferencial e nas condições de operação.

O resultado calculado serve apenas como referência para um dimensionamento preliminar. O modelo final do atuador deve ser confirmado com base nos dados reais de torque da válvula e nas condições específicas de operação.

Como selecionar o torque do atuador?

Depois de determinar o torque de operação necessário para a válvula borboleta, o atuador normalmente é selecionado com uma margem de segurança adicional, em vez de simplesmente utilizar uma relação de 1:1 com o torque da válvula.

Isso pode ser representado por uma fórmula simples:

Torque necessário do atuador = Torque da válvula × Fator de segurança

Por exemplo, se o torque máximo de operação exigido pela válvula borboleta nas condições reais de trabalho for de 200 N·m e for utilizado um fator de segurança de 1,25:

200 × 1,25 = 250 N·m

Isso significa que o atuador selecionado deve ser capaz de fornecer pelo menos 250 N·m de torque de saída nas condições reais de operação.

O fator de segurança oferece uma margem adicional para variações que podem ocorrer durante a operação, como flutuações de pressão, mudanças no atrito da sede ou aumento da resistência após um longo período de uso.

É importante observar que o fator de segurança não é um valor fixo. Ele deve ser definido de acordo com o projeto da válvula, o fluido, a pressão diferencial, a frequência de operação e as recomendações de dimensionamento do fabricante do atuador.

Como selecionar um atuador pneumático

Ao selecionar um atuador pneumático, além de confirmar o torque necessário para a válvula borboleta, também é importante considerar alguns parâmetros principais:

1. Pressão de alimentação de ar

A pressão de alimentação de ar afeta diretamente o torque de saída que um atuador pneumático pode fornecer.

As pressões de alimentação mais comuns incluem:

• 4 bar
• 5 bar
• 6 bar

O mesmo modelo de atuador pode fornecer diferentes valores de torque dependendo da pressão de ar disponível. Por isso, o dimensionamento deve ser feito com base na pressão real disponível no local de instalação.

2. Dupla ação ou retorno por mola

Os atuadores pneumáticos estão disponíveis principalmente em dois tipos:

• Dupla ação: o ar comprimido é utilizado tanto para abrir quanto para fechar a válvula.
• Retorno por mola: o ar comprimido movimenta o atuador em uma direção, enquanto a mola o retorna para uma posição predefinida quando há perda do suprimento de ar.

Se o projeto exigir que a válvula abra ou feche automaticamente em caso de falha no suprimento de ar, a posição de segurança necessária deve ser confirmada.

3. Tipo de controle

Se a válvula borboleta precisar apenas abrir totalmente ou fechar totalmente, pode ser utilizado um sistema de controle On-Off padrão.

Se for necessário ajustar o grau de abertura da válvula, normalmente será necessário utilizar um posicionador.

4. Acessórios

Dependendo dos requisitos do projeto, o atuador também pode ser equipado com acessórios como caixa de fim de curso, válvula solenoide, filtro regulador de ar ou posicionador.

• Válvula borboleta com fim de curso: funcionamento e seleção
• Válvula borboleta pneumática: o que é e como funciona
• Guia completo de válvulas borboleta com redutor
• Funções e características dos diferentes atuadores para válvulas borboleta
• Tipos de alavanca para válvulas borboleta

Sobre o autor

Steven Jin

Gerente de Vendas · Tianjin Union Valve Co., Ltd

Com mais de 8 anos de experiência no setor de vendas de válvulas, Steven possui amplo conhecimento do mercado e sólida experiência profissional.