15 de fevereiro de 2025
Roy

Válvulas de esfera atuadas desempenham um papel crucial na automação industrial, permitindo o controle preciso do fluxo de fluidos e gases. A escolha entre válvulas de esfera pneumáticas e válvulas de esfera elétricas impacta diretamente a eficiência, a segurança e os custos operacionais de longo prazo.

Então, qual é o melhor para sua aplicação? Atuadores pneumáticos são conhecidos por sua operação de alta velocidade e durabilidade, enquanto atuadores elétricos oferecem controle de precisão e facilidade de instalação. Este guia detalha suas principais diferenças e ajuda você a escolher a melhor opção para seu sistema.

válvula de esfera acionada pneumaticamente - lianke

O que são atuadores pneumáticos e elétricos?

Atuadores são dispositivos que automatizam válvulas de esfera, permitindo operação remota em vez de controle manual. Vamos dividir os dois tipos principais:

Atuadores Pneumáticos

Como funciona uma válvula de esfera acionada pneumaticamente? Atuadores pneumáticos usam ar comprimido para gerar movimento, girando a válvula 90 graus para abrir ou fechar o fluxo de fluido. Pistões internos giram um eixo central ligado à haste da válvula. Atuadores de dupla ação usam ar para ambas as direções, enquanto modelos de retorno por mola dependem de ar para abrir e uma mola para fechar. Esses atuadores são padrão em aplicações industriais devido à sua velocidade, durabilidade e capacidade de operar em condições extremas.

Mecanismo

  • Sistema de cremalheira e pinhão: Converte pressão de ar linear em movimento rotativo.
  • Dupla ação vs. retorno por mola:
    • Dupla Ação: Utiliza pressão de ar para abrir e fechar.
    • Retorno da primavera: Utiliza ar para abrir e mola para fechar (recurso de segurança).

Componentes-chave

  • Válvula solenóide: Controla o fluxo de ar para o atuador.
  • Compressor de ar: Fornece a pressão necessária para operar.
  • Indicador de posição: Exibe o status da válvula.

Atuadores Elétricos

Como controlar válvulas de esfera atuadas eletricamente? Atuadores elétricos convertem energia elétrica em movimento mecânico usando motores e sistemas de engrenagens. Eles fornecem controle preciso da válvula, permitindo operações suaves de abertura e fechamento. Esses atuadores são equipados com interruptores de limite para evitar rotação excessiva, controle de modulação para ajustes de fluxo e funções de substituição manual para emergências. Disponíveis em várias opções de voltagem, eles são adequados para várias aplicações industriais, incluindo sistemas HVAC, tratamento de água e linhas de produção automatizadas, garantindo confiabilidade e eficiência.

Mecanismo

  • Motores acionados por engrenagens: Converter energia elétrica em movimento mecânico.
  • Interruptores de limite: Pare o motor nas posições aberto/fechado.
  • Controle de modulação: Ajusta a posição da válvula para uma regulagem precisa do fluxo.

Componentes-chave

  • PCBs (Placas de Circuito Impresso): Sinais de controle de processo.
  • Substituição manual: Permite operação manual durante perda de energia.
  • Opções de voltagem: Disponível em 12 V, 24 V, 120 V e 240 V.

Comparação frente a frente: atuadores pneumáticos vs. elétricos

Abaixo está uma comparação direta de válvulas de esfera pneumáticas e elétricas com base nos principais fatores de desempenho:

RecursoAtuadores PneumáticosAtuadores Elétricos
Fonte de energiaAr comprimido (60–125 PSI)Eletricidade (12V, 24V, 120V, 240V)
VelocidadeRápido (0,5–1 segundo por ciclo)Mais lento (6–25 segundos por ciclo)
DurabilidadeMais de 1.000.000 de ciclosMais de 250.000 ciclos
PrecisãoMenos preciso, melhor para operações liga/desligaAltamente preciso, bom para controle de modulação
Segurança (opções à prova de falhas)Retorno por mola disponívelRequer energia de reserva ou bateria à prova de falhas
Adequação ambientalFunciona em temperaturas extremas (-20°F a 350°F)Faixa de temperatura limitada (40°F a 150°F)
ManutençãoRequer manutenção do sistema de arManutenção mínima
CustoMenor custo inicial, maiores custos operacionaisMaior custo inicial, menores custos operacionais

Selecionando o atuador certo para suas necessidades

A escolha entre atuadores pneumáticos e elétricos depende de vários fatores importantes.

1. Requisitos de torque

Calcule o torque de ruptura usando as especificações do fabricante, determinando a força necessária para girar a válvula de uma posição totalmente fechada. Isso garante que o atuador forneça potência suficiente para uma operação suave. Os atuadores pneumáticos geram alta saída de torque, tornando-os ideais para válvulas grandes em aplicações de alta pressão, como processamento químico e indústrias de petróleo e gás. Seu rápido tempo de resposta também os torna adequados para operações de alto ciclo. 

Por outro lado, atuadores elétricos fornecem torque consistente e preciso, tornando-os ideais para aplicações que exigem controle de modulação, como sistemas HVAC e instalações de tratamento de água. Eles garantem uma operação suave com consumo mínimo de energia e manutenção reduzida.

2. Fatores ambientais

Atuadores pneumáticos funcionam eficientemente em ambientes severos com temperaturas extremas variando de -20°F a 350°F, tornando-os adequados para indústrias como petróleo e gás, mineração e processamento químico. Sua resistência à umidade e contaminantes garante confiabilidade em condições úmidas ou empoeiradas. 

Atuadores elétricos exigem ambientes secos e controlados para evitar superaquecimento ou mau funcionamento elétrico, normalmente dentro de uma faixa de temperatura limitada de 40°F a 150°F. Quando a certificação à prova de explosão (ATEX) é necessária, atuadores pneumáticos são a opção mais segura devido à sua natureza não elétrica, eliminando o risco de faíscas em locais perigosos.

3. Conformidade regulatória

Normas ASME e ISO: Garanta a compatibilidade do atuador com os padrões globais da indústria para garantir segurança, eficiência e confiabilidade em várias aplicações. A conformidade com esses padrões garante que os atuadores possam ser usados em vários setores sem problemas operacionais. 

Classificações NEMA para atuadores elétricos:

  • O NEMA 4 oferece resistência à água, tornando-o adequado para ambientes externos e de lavagem.
  •  NEMA 4X adiciona resistência à corrosão para ambientes de processamento marítimo ou químico.
  • O NEMA 7 foi projetado para locais perigosos com riscos de explosão, o que o torna essencial em setores como petróleo e gás ou fabricação de produtos químicos, onde a segurança é essencial.

Conclusão: Qual atuador você deve escolher?

Se você precisa de operação de alta velocidade, durabilidade e opções à prova de falhas, as válvulas de esfera pneumáticas são a melhor escolha. Se você prioriza precisão, facilidade de uso e eficiência energética, use uma válvula de esfera elétrica. Para válvulas de esfera atuadas de alta qualidade, confira Válvula Lianke para soluções confiáveis adaptadas às suas necessidades industriais.

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