Escolher o atuador correto começa com um valor fundamental: o torque da válvula. Um atuador de quarto de volta deve fornecer torque suficiente para abrir, operar e fechar a válvula em condições reais de trabalho.

Se o atuador for muito pequeno, a válvula poderá deixar de se mover. Se for muito maior do que o necessário, o sistema poderá ter um custo mais elevado e sobrecarregar a haste da válvula e as peças de montagem.

Para um dimensionamento fiável de atuador de quarto de volta, os engenheiros devem, em primeiro lugar, compreender a curva de torque da válvula, especialmente o torque de deslocamento da válvula.

O que é o Torque da Válvula?

O torque da válvula é a força de rotação necessária para girar a haste de uma válvula.

Válvulas diferentes exigem níveis de torque distintos. Válvulas de esfera, borboleta e macho são aplicações comuns de quarto de volta. O torque delas também pode variar durante o ciclo de abertura e fechamento.

Vários valores de torque podem precisar ser considerados:

• Torque de deslocamento: O torque necessário para iniciar o movimento da válvula a partir da sua posição assentada.

• Torque de funcionamento: O torque necessário enquanto a válvula está em movimento.

• Torque de assentamento: O torque necessário para levar a válvula à sua posição final fechada ou aberta.

• Torque máximo da haste: O torque mais elevado que a haste da válvula pode suportar com segurança.

O atuador deve fornecer torque suficiente para o ponto de operação mais exigido, permanecendo abaixo do torque máximo admissível da haste da válvula.

Por Que o Torque de Deslocamento da Válvula é Importante

O torque de deslocamento da válvula é frequentemente um dos valores mais importantes na seleção do atuador.

Uma válvula pode exigir mais torque no início do movimento do que durante a rotação normal. Isso pode acontecer devido ao atento da sede, diferenças de pressão, longos períodos sem operação ou outra resistência mecânica.

Por exemplo, suponha que uma válvula exija:

• Torque de deslocamento: 80 Nm

• Torque de funcionamento: 50 Nm

• Torque de assentamento: 65 Nm

O atuador não pode ser selecionado apenas com base no torque de funcionamento de 50 Nm. Ele deve ter saída suficiente para superar a exigência de deslocamento de 80 Nm.

É por isso que os dados de torque fornecidos pelo fabricante da válvula devem ser usados sempre que possível.

Como Calcular o Torque Necessário do Atuador

O cálculo básico é simples:

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

Por exemplo, se o torque máximo necessário da válvula for 80 Nm e for utilizado um fator de segurança de 1,3:

80 Nm × 1,3 = 104 Nm

O atuador selecionado deve, portanto, fornecer pelo menos 104 Nm sob as condições reais de operação.

Os fatores de segurança não são universais. O valor correto depende do projeto da válvula, das condições de serviço, da frequência de operação e das recomendações do fabricante. Práticas comuns de dimensionamento utilizam fatores como 1,2 ou 1,3, mas os dados dos fabricantes da válvula e do atuador devem prevalecer.

Dimensionamento Passo a Passo do Atuador de Quarto de Volta

1. Obtenha os Dados de Torque da Válvula

Comece pela tabela de torque ou dados de teste do fabricante da válvula.

Verifique o torque exigido para:

• Abertura inicial

• Funcionamento normal

• Fechamento final

• Assentamento ou desassentamento

• Diferentes condições de pressão

Não utilize apenas o tamanho da válvula para estimar o torque do atuador. Duas válvulas com o mesmo tamanho nominal podem exigir torques diferentes.

2. Identifique o Torque Mais Elevado Exigido

Compare todos os pontos de operação.

Normalmente, o valor mais elevado exigido deve ser o ponto de partida para o dimensionamento. Para muitas válvulas, este pode ser o torque de deslocamento.

Por exemplo:

Aqui, 80 Nm é o torque de operação mais elevado.

3. Adicione um Fator de Segurança Adequado

Se o fator de segurança selecionado for de 30%:

80 Nm × 1,30 = 104 Nm

O atuador deve, portanto, fornecer pelo menos 104 Nm na condição de operação exigida.

No entanto, evite adicionar uma margem excessiva sem verificar o torque máximo da haste da válvula. Um atuador com saída excessiva pode danificar a válvula ou outros componentes mecânicos.

4. Verifique o Torque de Saída do Atuador

Em seguida, compare o requisito calculado com a saída nominal do atuador.

Por exemplo:

• Requisito calculado: 104 Nm

• Saída do atuador: 120 Nm

• Torque máximo da haste da válvula: 150 Nm

O atuador fornece torque suficiente, enquanto a sua saída permanece abaixo do torque máximo admissível da haste da válvula.

A OMKEE oferece atuadores elétricos de quarto de volta em diferentes faixas de torque. Por exemplo, o OMK-10G oferece torque padrão de 100 Nm, enquanto modelos OMK maiores estão disponíveis para aplicações de alto torque.

5. Verifique as Condições de Operação

O torque é apenas uma parte da seleção do atuador.

Verifique também:

• Fonte de alimentação

• Tempo de abertura e fechamento

• Ângulo de operação

• Ciclo de trabalho

• Temperatura ambiente

• Grau de proteção

• Método de instalação

• Sinal de controle

• Feedback necessário

• Requisitos para áreas perigosas, se aplicável

Por exemplo, o OMK-10G da OMKEE suporta operação DC24V e oferece ângulos de rotação ajustáveis, enquanto outros modelos OMKEE oferecem diferentes opções de controle e feedback.

Um Exemplo Simples de Dimensionamento de Atuador

Suponha que uma válvula borboleta tenha um torque de operação máximo de 120 Nm.

O projeto exige uma margem de segurança de 25%.

O cálculo é:

120 Nm × 1,25 = 150 Nm

Portanto, o atuador deve fornecer pelo menos 150 Nm sob as condições de operação especificadas.

Antes da seleção final, confirme também que:

1. A saída do atuador é suficientemente elevada.

2. A saída não ultrapassa o torque máximo da haste da válvula.

3. O atuador pode completar o ciclo de operação exigido.

4. A conexão de montagem corresponde à válvula.

5. Os requisitos de energia e controle são adequados.

Esta verificação simples pode evitar muitos problemas comuns de dimensionamento.

Erros Comuns no Dimensionamento de Atuadores de Quarto de Volta

Selecionar Apenas pelo Tamanho da Válvula

Uma válvula DN100 não exige automaticamente um tamanho específico de atuador. O torque da válvula depende do projeto, da pressão, do tipo de sede, do fluido e das condições de operação.

Utilizar Apenas o Torque de Funcionamento

O torque de funcionamento pode ser inferior ao torque de deslocamento. Ignorar o torque inicial pode resultar em um atuador que não consegue abrir a válvula.

Adicionar Margem de Segurança Excessiva

Mais torque nem sempre é melhor. O torque excessivo do atuador pode sobrecarregar a haste da válvula, o acoplamento ou o suporte de montagem.

Ignorar as Condições de Operação

Temperatura, pressão, corrosão, frequência de operação e longos períodos de inatividade podem afetar a resistência da válvula.

Verificar Apenas o Torque Nominal

Verifique sempre a saída real do atuador sob a fonte de alimentação e as condições de operação especificadas. O valor selecionado deve corresponder à aplicação completa, não apenas a um número de catálogo geral.

Lista de Verificação Final para Dimensionamento de Atuadores de Quarto de Volta

Antes de encomendar um atuador, confirme estes valores:

• Tipo e tamanho da válvula

• Torque de deslocamento da válvula

• Torque de funcionamento

• Torque de assentamento

• Torque máximo da haste

• Fator de segurança necessário

• Torque de saída necessário do atuador

• Fonte de alimentação

• Tempo de operação

• Ciclo de trabalho

• Ângulo de rotação

• Padrão de montagem

• Requisitos de controle e feedback

• Condições ambientais

O dimensionamento correto do atuador de quarto de volta começa com dados precisos de torque da válvula. Em particular, o torque de deslocamento da válvula não deve ser ignorado. Uma vez calculado o torque necessário, compare-o com a saída disponível do atuador e confirme que o atuador permanece dentro do torque admissível da haste da válvula.

Para projetos de automação de válvulas industriais, a OMKEE oferece atuadores elétricos de quarto de volta para diferentes requisitos de torque, potência, controle e feedback.