INTRODUOEste trabalho tem por objetivo, apresentar e conceituar , assim como, descrever o funcionamento, as particularidades e modelos dos principais tipos de atuadores e vlvulas existentes do mercado, bem como sua empregabilidade nos processos onde se faz necessrio o uso de tais equipamentos.Atualmente a prpria indstria busca a realizao de atividades de uma forma mais rpida, mais dinmica e automatizada. Para atender a essa necessidade a engenharia teve que criar alguns mecanismos que objetivassem e no interferissem no processo, surgiram ento os atuadores.

As principais funes das vlvulas so: controlar fluxos de fluidos, controlar presses, estancar vazes e tambm direcionar. Neste trabalho podemos encontrar as especificaes, os tipos dessas vlvulas e suas aplicaes.

Os atuadores tm como principal funo alterar a grandeza controlada em um sistema de controle. Podendo ser hidrulicos ou pneumticos, se subdividindo em trs grandes grupos, os lineares, alternativos e os oscilantes. Em algumas situaes tanto os atuadores pneumticos quanto os hidrulicos no podem ser utilizados, nestas situaes se utilizam outros tipos, como: resistores, eletroms e lmpadas e alarmes sonoros.VLVULAS

Vlvula um acessrio que raramente percebemos o seu funcionamento e, normalmente, ignoramos a sua importncia. Sem os sistemas modernos de vlvulas, no haveria gua pura e fresca em abundncia nos grandes centros, o refino e distribuio de produtos petrolferos seriam muito lentos e no existiria aquecimento automtico nas casas.

Por definio, uma vlvula um acessrio destinado a bloquear, restabelecer, controlar ou interromper o fluxo de uma tubulao. As vlvulas de hoje podem, alm de controlar o fluxo, controlar o nvel, o volume, a presso, a temperatura e a direo dos lquidos e gases nas tubulaes. Essas vlvulas, por meio da automao, podem ligar e desligar, regular, modular ou isolar.

Em qualquer instalao deve haver sempre o menor nmero possvel de vlvulas, compatvel com o funcionamento da mesma, porque as vlvulas so peas caras, onde sempre h possibilidade de vazamentos (em juntas, gaxetas, etc.) e que introduzem perdas de carga, s vezes de grande valor. As vlvulas so entretanto peas indispensveis, sem as quais as tubulaes seriam inteiramente inteis.As vlvulas representam, em mdia, cerca de 8% do custo total de uma instalao de processamento. A localizao das vlvulas deve ser estudada com cuidado, para que a manobra e a manuteno das mesmas sejam fceis, e para que as vlvulas possam ser realmente teis.Tipos de Vlvulas Existe uma grande variedade de vlvulas, e, em cada tipo, existem diversos subtipos, cuja escolha depende no apenas da natureza da operao a realizar, mas tambm das propriedades fsicas e qumicas do fluido considerado, da presso e da temperatura a que se achar submetido, e da forma de acionamento pretendida.

As vlvulas, de um modo geral, dividem-se em dois grande grupos, que so:

Vlvulas de controle Vlvulas direcionais1. Vlvulas de controleOs mais importantes tipos de vlvulas de controle so:1.1 Vlvulas de Bloqueio (block-valves) a) Vlvulas de gaveta (gate valves).

Esse o tipo de vlvula mais importante e de uso mais generalizado. Os principais empregos das vlvulas de gaveta so os seguintes:

i) Em quaisquer dimetros, para todos os servios de bloqueio em linhas de gua, leos e lquidos em geral, desde que no sejam muito corrosivos, nem deixem muitos sedimentos ou tenham grande quantidade de slidos em suspenso.

ii) Em dimetros acima de 8 para bloqueio em linhas de vapor.

iii) Em dimetros acima de 2 para bloqueio em linhas de ar.

So usadas para quaisquer presses e temperaturas. No so adequadas para velocidades de escoamento muito altas. O fechamento nessas vlvulas feito pelo movimento de uma pea chamada de gaveta, que se desloca paralelamente ao orifcio da vlvula, e perpendicularmente ao sentido geral de escoamento do fluido (Fig. 1). Quando totalmente aberta a perda de carga causada muito pequena. S devem trabalhar completamente abertas ou completamente fechadas. Quando parcialmente abertas, causam perdas de carga elevadas e tambm laminagem da veia fluida, acompanhada muitas vezes de cavitao e violenta corroso e eroso.

So sempre de fechamento lento, sendo impossvel fech-las instantaneamente: o tempo necessrio para o fechamento ser tanto maior quanto maior for a vlvula. Essa uma grande vantagem das vlvulas de gaveta, porque assim controla-se o efeito dos golpes de arete.

As vlvulas de gaveta dificilmente do uma vedao absolutamente estanque (bubble-tight closing); entretanto, na maioria das aplicaes prticas, tal vedao no necessria. As vlvulas de gaveta, como tm o fechamento de metal contra metal, so consideradas de segurana em caso de incndio, desde que os metais empregados sejam de alto ponto de fuso.

b) Vlvulas macho (plug, cock valves). o tipo de vlvula cujo obturador um macho paralelo ou cnico que gira em torno da sua haste de modo a alinhar a sua abertura com as aberturas do corpo (Fig. 2).

Com apenas um quarto de volta se faz a abertura ou o fechamento da vlvula e o fluxo sempre suave e ininterrupto. A passagem pode ser integral ou reduzida e os machos podem ser lubrificados ou no e quando no lubrificados os machos podem incorporar dispositivos destinados a reduzir o atrito entre as partes mveis, com o macho revestido com teflon e pode ainda ser do tipo fire-safe.

Nas vlvulas com machos lubrificados o lubrificante deve ser no solvel no fluido circulante e este tipo de vlvula, com macho lubrificado, tem seu emprego destinado ao manuseio de leos, produtos graxos muito densos, refino de petrleo sob altssimas presses, at 6000 psi e temperaturas entre -30 e 300 C.

Existem vlvulas de macho com duas, trs ou at quatro vias. As Vlvulas macho representam em mdia cerca de 10% de todas as vlvulas usadas em tubulaes industriais.

Existem dois tipos gerais de Vlvulas macho: vlvulas com e sem lubrificao. Nas vlvulas com lubrificao h um sistema de injeo de graxa lubrificante sob presso atravs do macho para melhorar a vedao e evitar que o macho possa ficar preso; so as vlvulas geralmente empregadas em servios com gases. O lubrificante usado deve ser tal que no se dissolva nem contamine o fluido conduzido. O macho tem sempre rasgos para a distribuio do lubrificante por toda superfcie de contato com as sedes.

c) Vlvulas de esfera (ball valves). a vlvula de bloqueio que at pouco tempo representava a minoria das vlvulas instaladas, mas que partir do final da dcada de 80 passou a ganhar o espao perdido pelas vlvulas de gaveta, por serem mais eficientes e de menor custo (Figura 3).

Sua principal caracterstica a mnima perda de carga para os modelos de passagem plena e a baixa perda de carga para os outros modelos devido pequena obstruo do fluxo quando totalmente abertas.

Podemos dizer que a vlvula de esfera representa uma evoluo da vlvula de macho. As vantagens das vlvulas de esfera sobre as de gaveta so o menor tamanho, peso e custo, melhor vedao, maior facilidade de operao e menor perda de carga.

Essas vlvulas so tambm melhores para fluidos que tendem a deixar depsitos slidos, por arraste, polimerizao, coagulao etc.: A superfcie interna lisa da vlvula dificulta a formao desses depsitos, enquanto que, para a vlvula de gaveta, o depsito pode impedir o fechamento completo ou a prpria movimentao da gaveta.

Algumas vlvulas de esfera so prova de fogo, com dispositivos especiais de dupla sede garantindo perfeita vedao, mesmo no caso de destruio dos anis retentores, estando a vlvula envolvida por um incndio.

1.2. Vlvulas de Regulagem (throttling valves)

a) Vlvulas globo (globe valves).

Vlvulas globo tm esse nome universalizado devido forma globular concebida inicialmente no projeto de seu corpo. Tambm conhecida como registro de presso, assim como a de agulha, presta-se a regular vazo e bloquear o fluxo de fluidos em uma tubulao (Figura 4). Existem desde as vlvulas domsticas (a maioria das vlvulas de lavatrios, chuveiros e pias so vlvulas de globo, com a vedao sendo chamada de carrapeta), at vlvulas com cerca de DN 300 (12) ou at mesmo DN 400 (16).

Seu funcionamento para abrir ou fechar feito manualmente por um volante fixo extremidade da haste e quando girada, promover um movimento de translao em sentido ascendente ou descendente do obturador acoplado outra extremidade da haste que atuar na sede localizada no corpo da vlvula, abrindo, fechando ou regulando a passagem do fluxo.

Existem quatro verses deste tipo de vlvula, todas elas com caractersticas comuns quanto ao funcionamento, mas com projetos de disposio do corpo de forma tal que as diferenciam, proporcionando assim melhores opes aos projetistas e instaladores em montagens de tubulaes.

Como regra geral, as Vlvulas globo devem ser instaladas de forma que o fluido entre pela face inferior do tampo. As Vlvulas globo so usadas principalmente para servios de regulagem e de fechamento estanque em linhas de gua, leos, lquidos em geral (no muito corrosivos), e para o bloqueio e regulagem em linhas de vapor e de gases. Para todos esses servios as Vlvulas globo so empregadas para quaisquer presses e temperaturas, em dimetros at 8. No usual o emprego de Vlvulas globo em dimetros maiores porque seriam muito caras e dificilmente dariam uma boa vedao.

b) Vlvulas de agulha (needle valves). Tambm conhecida simplesmente por vlvula de agulha, ou ainda como globo ponta de agulha so as vlvulas destinadas regulagem precisa de vazo. A vlvula de agulha uma variao das vlvulas globo e portanto de funcionamento idntico. Ela difere basicamente no seu elemento de vedao (obturador) que se caracteriza pelo seu formato cnico extremamente agudo, normalmente constitudo na prpria extremidade da haste que promove os movimentos de abertura, fechamento e principalmente regulagens. Este tipo de vlvula tem o orifcio de passagem bastante reduzido em relao bitola da vlvula para que se possa obter uma maior preciso nas regulagens de vazo (Figura 5).

As vlvulas de agulha so indicadas para serem utilizadas em aparelhos de instrumentao de ar comprimido, gases e lquidos homogneos em geral com baixa viscosidade.

c) Vlvulas borboleta (butterfly valves).

A vlvula borboleta, uma das mais antigas, recebe esse nome em funo da aparncia se seu oburador, tem por funo a regulagem e o bloqueio do fluxo em uma tubulao e pode trabalhar em vrias posies de fechamento parcial. O fechamento da vlvula feito pela rotao de uma pea circular, chamada disco, em torno de um eixo perpendicular direo de escoamento do fluido. Quase todas as vlvulas de borboleta tm anis de sede em elastmeros, com quais se consegue uma excelente vedao.

As vlvulas de borboleta foram originalmente concebidas como vlvulas de regulagem, mas devido ao aprimoramento da sede pode tambm trabalhar como vlvulas de bloqueio. utilizada principalmente em sistemas de aduo e de distribuio de gua bruta ou tratada, e em estaes de tratamento de gua e de esgotos e ainda utilizada na indstria qumica, petroqumica, farmacutica e alimentcia.

Podem ser usadas em servios de alta corroso pois existem vlvulas com revestimento anticorrosivo tanto no corpo como na haste e no disco de fechamento. So utilizadas em tubulaes contendo lquidos, gases, inclusive lquidos sujos ou contendo slidos em suspenso, bem como para servios corrosivos.

As vantagens de uma vlvula borboleta so muitas, como a facilidade de montagem, construo compacta, robusta e leve ocupando pequeno espao, excelentes caractersticas de escoamento com alta capacidade de vazo, baixo custo e boa performance como vlvula de regulagem e de controle.

d) Vlvulas de diafragma (diaphragm valves). Este tipo de vlvula tem origem de seu nome ligada a um componente que realiza a sua vedao: o diafragma. Trata-se de uma pea moldada e prensada feita de borracha ou plstico.

De construo bastante simples estas vlvulas se compem de trs unidades: corpo, diafragma e tampa. Dispensam qualquer tipo de engaxetamento da haste. So de fcil manuteno e normalmente dimensionadas para trabalho contnuo por longos perodos, com uma condio mnima de manuteno.

A geometria de seu corpo representa um perfil angular permitindo receber vrios tipos de revestimentos, tais como: borracha, ebonite, vidro, teflon, etc.

Alm disso, o mecanismo de acionamento completamente isolado do fluido que passa em seu corpo, evitando assim elementos como juntas e gaxetas.

As vlvulas de diafragma so quase sempre vlvulas pequenas (at 6), geralmente de materiais no metlicos ou de metais com revestimentos internos especiais contra a corroso (ebonite, borracha, plsticos, vidro, porcelana etc.). A temperatura limite de trabalho da vlvula est em geral na dependncia do material empregado no diafragma, que varia conforme o fluido conduzido (borracha natural,borrachas sintticas, neoprene, teflon etc.).

1.3. Vlvulas que Permitem o Fluxo em Um s Sentido a) Vlvulas de reteno (check valves). As vlvulas de reteno caracterizam-se pela auto-operao proporcionada pelas diferenas de presso entre montante e jusante exercidas pelo fluido em conseqncia do prprio fluxo, no havendo necessidade da atuao do operador. As vlvulas de reteno so denominadas de vlvulas unidirecionais e so instaladas com a finalidade de evitar a inverso no sentido do fluxo, o refluxo. Quando ocorre a interrupo no fornecimento de energia das bombas e, conseqentemente ocorre a parada do escoamento, as vlvulas de reteno se fecham impedindo o refluxo e retendo a coluna do fluido na tubulao. Como funo secundria, so importantes para a manuteno da coluna de lquido durante a paralisao e fundamentais tambm para se evitar que a sobre-presso causada por golpes de arete resultantes da parada brusca do escoamento chegue s bombas.

b) Vlvulas de p (foot valves). So vlvulas de reteno especiais para manter a escorva (linha com lquido) nas linhas de suco de bombas; devem ser instaladas na extremidade livre da linha, ficando mergulhadas dentro do lquido no reservatrio de suco. Essas vlvulas so semelhantes vlvulas de reteno de levantamento, tendo geralmente no tampo um disco de material resiliente (plsticos, borracha etc.), para melhorar a vedao. Possuem tambm uma grade externa de proteo (Fig. 9).

1.4. Vlvulas que Controlam a Presso de Montante a) Vlvulas de segurana e de alvio (safety, relif valves). So vlvulas que tm por finalidade a proteo pessoal e a proteo de linhas e equipamentos. uma vlvula de auto-operao, usando a energia do prprio fluido para a sua operao, abertura ou fechamento.

Devem ser instaladas diretamente ligadas aos pontos a serem protegidos e entre a tubulao e a entrada vlvula de segurana/ alvio no pode nada que possa impedir o fluxo, no pode haver uma vlvula de bloqueio para manuteno e nem mesmo uma figura oito. A passagem deve estar completamente livre entre a tubulao a ser protegida e a vlvula de segurana /alvio. O tubo de sada da vlvula, o alvio, dever descarregar em uma rea segura e completamente livre.

Para ar comprimido, vapor e gases inertes o ponto de descarga pode ser a atmosfer a, em um ponto acima do local mais alto da edificao, seguro para a presena de pessoas. Para lquidos esse ponto poder ser o prprio tanque que contm o fluido ou ainda um tanque destinado especialmente para esse fim.

1.5. Acessrios Podemos dar a seguinte classificao de acordo com as finalidades e tipos dos principais acessrios de tubulao.

No existe uma distino muito rgida entre as denominaes curva e joelho, chamados s vezes de cotovelos; de um modo geral, os acessrios de raio grande so chamados de curvas, e os de raio pequeno so chamados de joelhos. Os acessrios de tubulao podem tambm ser classificados de acordo com o sistema de ligao empregado; teremos, ento. Os acessrios rosqueados so usados normalmente em tubulaes prediais e em tubulaes industriais secundrias (gua, ar, condensado de baixa presso etc.), todas at 4. Utilizam-se tambm esse ace ssrios nas tubulaes que, devido ao tipo de material ou ao servio, sejam permitidas as ligaes rosqueadas, tais como boa parte das tubulaes de ferro fundido, ferro forjado, materiais plsticos, cobre etc., geralmente at o limite de 4. O emprego desses acessrios est sujeito s mesmas exigncias e limitaes impostas s ligaes rosqueadas para tubos. Os acessrios de ferro fundido so empregados em tubulaes de grande dimetro (adutoras, linhas de gua e de gs) e baixa presso, onde seja necessrio grande facilidade de desmontagem. Essas peas so fabricadas com flanges de face plana, em duas classes de presso (125# e 250#), abrangendo dimetros nominais de 1 at 24. Os acessrios flangeados de ferro fundido esto padronizados na norma P-PB-15 e ABNT e ANSI.B.16.1, que especificam dimenses e presses de trabalho.

Os acessrios flangeados de ao fundido, de uso bastante raro na prtica, podem ser usados em tubulaes industriais, para uma grande faixa de presses e temperaturas de trabalho, mas o seu emprego deve ser restringido apenas aos casos em que seja indispensvel uma grande facilidade de desmontagem ou a algumas tubulaes com revestimentos internos, devido ao custo elevado, grande peso e volume, necessidade de manuteno e risco de vazamentos. As dimenses, presses, e temperaturas de trabalho so as estabelecidas na norma ANSI.B.16.5.

Existem ainda acessrios flangeados de muitos outros materiais, tais como lates, alumnio, plsticos reforados com fibras de vidro (para tubos FRP - Fiberglass Reinforced Plastic), e tambm ferro com alguns tipos de revestimentos internos anti-corrosivos. Nos acessrios com revestimentos internos, o revestimento deve abranger obrigatoriamente tambm as faces dos flanges, para garantir a continuidade da proteo anti-corrosiva. Os acesrios podem se classificados quanto sua funo.

- Fazer mudanas de direo em tubulaes Curvas de raio longo

Curvas de raio curto

Curvas de reduo

Joelhos (elbows)

Joelhos de reduo de 22 45, 90 e 180.

- Fazer derivaes em tubulaes Ts normais (de 90)

Ts de 45

Ts de reduo

Peas em Y

Cruzetas (crosses)

Cruzetas de reduo

Selas (saddles)

Colares (sockolets, Weldolets etc.)

Anis de reforo

- Fazer mudanas de dimetro em tubulaes Redues concntricas

Redues excntricas Redues bucha

- Fazer ligaes de tubos entre si Luvas (couplings) Unies

Flanges

Niples

Virolas (para uso com flanges soltos)

Figura 12 Exemplo de Nipes- Fazer fechamento da extremidade de um tubo Tampes (caps) Bujes (plugs) Flanges cegos

Figura 13 Acessrios de Conexo 14

- Vlvulas direcionaisTem por funo orientar a direo do fluxo que o fluido deve seguir, a fim de realizar um trabalho proposto. Para o conhecimento de uma vlvula direcional, devem-se levar em conta os seguintes parmetros:

Posio Inicial

Nmero de Posies

Nmero de Vias

Tipo de Acionamento (comando)- Nmero de Posies a quantidade de manobras distintas que uma vlvula direcional pode executar ou permanecer sob a ao de seu acionamento.

Nestas condies, a torneira, que uma vlvula, tem duas posies: ora permite passagem de gua, ora no permite.

- RepresentaoAs vlvulas direcionais so sempre representadas por um retngulo.

Este retngulo dividido em quadrados.

O numero de quadros representados na simbologia igual ao numero de posies da vlvula, representando a quantidade de movimentos que executa atravs de acionamento.

- Nmero de Vias o nmero de conexes que a vlvula possui. So consideradas como vias a conexo de entrada de presso, conexes de utilizao e de escape.

Para fcil compreenso do nmero de vias de uma vlvula de controle direcional podemos tambm considerar que:

Direo do Fluxo

Nos quadros representativos das posies, encontram-se smbolos distintos:

As setas indicam a interligao interna das conexes, mas no necessariamente o sentido de luxo.

Passagem bloqueada

Escape no provido para conexo (no canalizado ou livre)

Escape provido para conexo (canalizado)

Uma regra prtica para a determinao do nmero de vias consiste em separar um dos quadrados (posio) e verificar quantas vezes o(s) smbolo(s) interno(s) toca(m) os lados do quadro, obtendo-se, assim, o nmero de orifcios e em correspondncia o nmero de vias.

Preferencialmente, os pontos de conexo devero ser contados no quadro da posio inicial.

Posicionamento de vlvulas Identificao dos orifcios da vlvulaAs identificaes dos orifcios de uma vlvula pneumtica, reguladores, filtros, etc., tm apresentado uma grande diversificao de indstria para indstria, sendo que cada produtor adota seu prprio mtodo, no havendo a preocupao de utilizar uma padronizao universal. Em 1976, o CETOP - Comit Europeu de Transmisso leo-Hidrulico e Pneumtica, props um mtodo universal para a identificao dos orifcios aos fabricantes deste tipo de equipamento.

O cdigo, apresentado pelo CETOP (Comit Europeu de Transmisso leo- Hidrulica e Pneumtica), vem sendo estudado para que se torne uma norma universal atravs da Organizao Internacional de Normalizao - ISO. A finalidade do cdigo fazer com que o usurio tenha uma fcil instalao dos componentes, relacionando as marcas dos orifcios no circuito com as marcas contidas nas vlvulas, identificando claramente a funo de cada orifcio. Essa proposta numrica, conforme mostra.

Identificao dos Orifcios da Vlvula

Acionamentos ou comandosAs vlvulas exigem um agente externo ou interno que desloque suas partes internas de uma posio para outra, ou seja, que altere as direes do luxo efetue os bloqueios e liberao de escapes.

Os elementos responsveis por tais alteraes so os acionamentos, que podem ser classificados em:

Comando direto

Comando indireto

Comando direto: assim definido quando a fora de acionamento atua diretamente sobre qualquer mecanismo que cause a inverso da vlvula.

Comando indireto: assim definido quando a fora de acionamento atua sobre qualquer dispositivo intermedirio, o qual libera o comando principal que, por sua vez, responsvel pela inverso da vlvula. Estes acionamentos so tambm chamados de combinados, servo, etc.

Tipos de acionamentos e comandos Os tipos de acionamentos so diversificados e podem ser:

Musculares - mecnicos - pneumticos - eltricos;

Combinados;

Estes elementos so representados por smbolos normalizados e so escolhidos conforme a necessidade da aplicao da vlvula direcional.Denominao de uma vlvula direcional

Nas vlvulas de duas posies, as ligaes so feitas no quadro do retorno (direita do smbolo), quando a vlvula no estiver acionada. Quando acionada (presa em fim de curso na posio inicial), as ligaes so feitas no quadro de acionamento ( esquerda do smbolo).

Nas vlvulas de trs posies, as ligaes so feitas no quadro central (posio neutra) quando no acionadas, ou no quadro correspondente, quando acionadas.

O quadro (posio) onde as ligaes so feitas, simbolicamente fixo. Movimenta-se o quadro livre de ligaes.

Posio zero ou repouso: a posio adotada pelas partes internas da vlvula, quando no conectada nem acionada.

Posio inicial ou partida: a posio que uma vlvula, um cilindro, etc., ocupam aps serem instalados em um sistema pneumtico, pressurizado ou energizado.

Nesta posio se inicia a seqncia de operaes previstas e geralmente so indicados a entrada de ar comprimido, escapes e utilizaes.

Em um circuito: Todas as vlvulas e cilindros so sempre representados em sua posio inicial.

Aplicao correta das Vlvulas nas Indstrias

As vlvulas dentro de um processo industrial podem representar at 15% de toda a instalao. Esta porcentagem pode ficar ainda mais elevada se a vlvula do tipo e tamanho corretos no for especificada.

Afinal o rendimento de uma bomba, ou de algum outro equipamento, que tenha que operar em conjunto com uma vlvula, podem ser seriamente reduzidos pela falta de conhecimento sobre esses acessrios. Muitas vezes onde se aplica um determinado tipo de vlvula, nem sempre um outro pode ser aplicado.

Se a vlvula for selecionada somente pela bitola da tubulao, independente de se escolher o modelo correto para a aplicao, pode resultar numa vlvula subdimensionada, causando uma reduo na eficincia do processo; por outro lado se estiver superdimensionada pode haver gastos desnecessrios com instalao e manuteno. Por exemplo, onde se aplica uma vlvula gaveta para bloqueio, se fosse aplicada uma vlvula do tipo globo, esta deveria ser at trs vezes maior para permitir a mesma quantidade de fluido permitida pela vlvula gaveta.

O dimensionamento correto pode ser feito atravs de clculos especificos de acordo com o estado fsico do fluido, se lquido ou gasoso.

Com isto pode ser selecionada a vlvula correta quanto bitola, materiais corretos quanto a resistncia corroso de acordo com o fluido e minimizar o rudo e a possibilidade de cavitao com a aplicao de internos apropriados.

Industriais: a maioria normalmente so vlvulas de acionamento manual e os principais tipos so: gaveta, globo, reteno (acionamento pelo prprio fluido de processo), guilhotina, diafragma, mangote, esfera, borboleta e macho;

De segurana: vlvulas de segurana e/ou alvio carregadas com mola e piloto operadas e tambm so acionadas pela prpria ao do fludo e utilizadas em equipamentos sujeitos a presses superiores a presso atmosfrica;

Vlvulas automticas de controle: so vlvulas interligadas a uma malha de controle e acionadas em resposta a um comando que pode ser pneumtico, eltrico ou eletropneumtico, atravs de sensores e controladores automticos. elas aumentam ou reduzem a taxa de fluxo dentro de um processo controlando presso, temperatura, Ph, nvel, etc.1. ATUADORES

Os atuadores so todos os equipamentos que convertem alguma energia em energia mecnica. A diferena bsica entre os atuadores pneumticos e os hidrulicos que os primeiros utilizam ar comprimento para realizao de trabalho e os hidrulicos utilizam leo sob alta presso. Ambos podem ser divididos em lineares ou rotativos, a nica diferena o fluido de trabalho.

3.1 Tipos de Atuadores

3.1.1 Atuadores Lineares

So aqueles que produzem um movimento de translao. Os mais conhecidos tipos destes atuadores so:

a) Cilindro de simples ao (com e sem retorno por mola);

b) Cilindro de dupla ao (sem amortecimento);

c) Cilindro de dupla ao (amortecimento fixo ou ajustvel);

d) Cilindro de dupla ao com haste passante;

e) Cilindro Tandem ou cilindro duplex;

f) Cilindro duplex geminado;

g) Cilindro de percusso ou cilindro de impacto;

a) Cilindros de simples ao:

So cilindros acionados por ar comprimido de um s lado, realizando desta forma trabalho apenas em um sentido. Podem possuir retorno por mola ou atravs de uma fora externa. Esses cilindros podem ter tambm o avano por mola e o retorno por ar comprimido, como o que ocorre em sistemas de freio, segurana, posies de travamento e trabalhos leves em geral.

b) Cilindro de dupla ao (sem amortecimento):

So acionados por ar comprimido dos dois lados, realizando trabalho no avano e no retorno, contudo submetidos a uma mesma presso a fora no avano maior que a do retorno devido rea de atuao. Vale salientar que sempre que uma cmara est admitindo ar, a outra est liberando para atmosfera.

c) Cilindro de dupla ao (amortecimento fixo ou ajustvel):

Este tipo de cilindro utilizado para controlar movimentos de grandes massas de desacelerar o pisto no fim do curso, onde o dimetro maior que 30mm e o curso maior que 50mm.

d) Cilindro de dupla ao com haste passante:

Nesta situao um cilindro com um pisto simples e uma haste ligada a cada lado, onde a fora aplicada pode ser ajustada tanto no avano quanto no retorno, em que enquanto um lado avana o outro est em retorno.

e) Cilindro Tandem ou cilindro duplex:

Este cilindro possui dois mbolos unidos por uma haste comum, separados por cabeote intermedirio, sendo que as entradas de ar so independentes. O funcionamento deste sistema bastante interessante uma vez que fornece uma fora resultante maior quando o dimetro do pisto limitado, mas o seu curso no . Neste tipo de cilindro a fora pode ser considerada praticamente o dobro do que teramos em um cilindro comum.

f) Cilindro duplex geminado:

Consiste em dois ou mais cilindros, unidos entre si, possuindo cada um, entradas de ar independentes. bastante utilizado em sistemas de distribuio, posicionamentos, comandos de dosagens e transportes de peas para operaes sucessivas.

g) Cilindro de percusso ou cilindro de impacto:

Dispe de uma pr-cmara, com prolongamento na parte traseira mbolo. Na parede divisria da pr-cmara, existem duas vlvulas de reteno. Estas modificaes permitem que o cilindro desenvolva impacto, devido alta energia cintica obtida pela utilizao da presso imposta ao ar. Apresentam um curso pequeno. O funcionamento deste sistema se d quando o ar comprimido acumulado na pr-cmara atuando na pequena rea seo prolongamento mbolo. Quando a presso do pisto atinge um valor suficiente, inicia-se o deslocamento do pisto. Este avana lentamente at que, em determinado instante, o prolongamento do mbolo se desaloja da parede divisria e permite que todo o ar armazenado escoe rapidamente, atuando sobre a rea do mbolo.

No instante em que ocorre a expanso brusca do ar, o pisto adquire velocidade crescente at atingir a faixa onde dever ser melhor empregado. O impacto produzido atravs da transformao da energia cintica fornecida ao pisto, acrescida da ao do ar comprimido sobre o mbolo.

A presso na pr-cmara atinge rapidamente o mximo, mas o cilindro s dispara quando a presso na outra cmara cair para cerca de 1/9 da Ppr-cm (relao entre reas mais comum).

Um estudo bastante interessante o consumo de ar que ocorre em um cilindro. Para um sistema de simples ao o consumo de ar determinado atravs de:

, onde s o curso em centmetros, n o nmero de cursos por minuto e q o consumo de ar por centmetro do curso e obtido pela tabela abaixo:

3.1.2 Atuadores Rotativos

So atuadores que transformam a fora hidrulica ou pneumtica em fora mecnica rotacional, em escala de giro contnuo tipo motores, bem como de giro em uma escala limitada de graus, como os osciladores ou em operaes onde no necessria rotao completa do componente em que a fora esta sendo aplicada. Podem ser substitudos por motores eltricos, contudo estes possuem um maior porte. Seu smbolo :

Basicamente so aqueles que produzem um movimento de rotao. Os mais conhecidos tipos destes atuadores so:

a) Osciladores de cremalheira e pinho;

b) Osciladores de palheta (simples ou dupla);

c) Motores hidrulicos;

a) Atuador rotativo de cremalheira

Esse tipo especial de atuador rotativo fornece um torque uniforme em ambas s direes e atravs de todo o campo de rotao. Nesse mecanismo, a presso do fluido acionar um pisto que est ligado cremalheira que gira o pinho. Unidades de cremalheira e pinho do tipo standard podem ser encontradas em rotaes de 90, 180, 360 graus ou mais. As variaes dos atuadores de cremalheira e pinho podem produzir unidades com sadas de torque de at 60 x 104 kgf.m.

b) Osciladores de palheta (simples ou dupla):

Estes modelos so providos de mximo valor de sada de torque para um tamanho reduzido. Utilizados para uma grande variedade de aplicaes industriais, so disponveis em modelo de palheta simples, onde possui um ngulo de rotao mxima de 280. A unidade de palheta dupla produz em dobro o torque de sada para uma mesma dimenso de carcaa e tem um giro mximo limitado a 100.

- Motores hidrulicos de palhetas:

Transformam a energia de trabalho hidrulico em energia mecnica rotativa, que aplicada ao objeto resistivo por meio de um eixo. Todos os motores consistem basicamente de uma carcaa com conexes de entrada e sada e de um conjunto rotativo ligado a um eixo.

O rotor do motor montado em um centro que est deslocado do centro da carcaa. O eixo do rotor est ligado a um objeto que oferece resistncia. Conforme o fluido entra pela conexo de entrada, a energia de trabalho hidrulica atua em qualquer parte da palheta exposta no lado da entrada. Em um motor de palheta uma vez que a palheta superior tem maior rea exposta presso, a fora do rotor fica desbalanceada e o rotor gira.

c) Motores hidrulicos de engrenagem:

Um motor de engrenagem um motor de deslocamento positivo que desenvolve um torque de sada no seu eixo, atravs da ao da presso hidrulica nos dentes da engrenagem. Um motor de engrenagem consiste basicamente de uma carcaa com aberturas de entrada e de sada e um conjunto rotativo composto de duas engrenagens. Uma das engrenagens, a engrenagem motora, ligada a um eixo que est ligado a uma carga. A outra a engrenagem movida.

So motores de baixa velocidade e alto torque, utilizam o conceito internamente de rotor, com vantagens construtivas. O rotor, elemento de potncia, no orbita, somente gira. Esta funo executada pela orbitao do anel externo, eixo feito de uma nica pea. O complexo engrenamento mantido entre o eixo e o rotor, desde que no haja movimento relativo entre eles.

3.1.3 Atuadores Tipo EletromsOutra forma comum em muitos sistemas para gerar um pequeno movimento linear, alm da utilizao de pistes pneumticos, a utilizao de eletroms. Um tipo muito comum est conformado por uma haste que se movimenta linearmente entre dois topes dentro de um solenide, e uma mola o faz recuar sua posio de repouso. Em geral, os eletroms so utilizados para gerar pequenos movimentos lineares, j que quanto maior o deslocamento, maior deveria ser o comprimento do solenide e, portanto, maior a energia que ser consumida.

Quando uma corrente eltrica circula atravs do solenide, este se magnetiza atraindo a haste. Quando deixa de circular essa corrente, uma mola faz retornar a haste posio original. So, portanto, equivalentes aos pistes de efeito simples e, como nestes, no possvel o controle de posio preciso da haste, so utilizados sempre entre dois topes. Tambm podem ser utilizados sem haste nenhuma, como meio para segurar objetos construdos com materiais ferromagnticos.

3.1.4 Atuadores Tipo Lmpadas ou Sonoros

Em muitos sistemas industriais, o usurio forma parte da malha de realimentao, observando o que acontece na planta e dando as instrues ou comandos manualmente ao controlador para efetuar as operaes adequadas. Assim sendo, necessrio dispositivos que informem ao usurio sobre o estado da planta. Na prtica, isso acontece apenas em situaes crticas, por exemplo quando um sistema trmico ultrapassa uma temperatura mxima permitida, ou em geral ante qualquer outra situao de emergncia, onde o usurio deve deter o processo, por exemplo desligando a fonte de energia. Para isso podem ser utilizados leds, lmpadas ou alarmes sonoros. Em todo caso, segundo a definio de atuadores dada no incio do captulo, estes devem ser classificados dessa maneira.

3.2 Aplicaes

Os cilindros pneumticos e hidrulicos encontram grande campo de aplicao em mquinas industriais, automticas ou no, e outros tipos de equipamentos, como os utilizados em construo civil e transportes (guindastes, escavadeiras, caminhes basculantes). A utilizao destes tipos de atuadores bem visvel quando acionados por CLP. A utilizao deste instrumento consideravelmente alta por exemplo no ramos das cincias da sade, um exemplo a caneta utilizada na odontologia.

Na indstria tambm podemos encontr-los, por exemplo na atuao de controle de material inadequado.

Outro exemplo bastante visvel so em nibus, as portas so movidas atravs de atuadores pneumticos.

Na robtica pode-se encontrar uma inmera utilizao para atuadores, na movimentao de membros do sistema.

Em situaes simples inmeras vezes a melhor opo a utilizao de atuadores, como na marcao de prazos de validade em embalagens, ou at mesmo para amassar latinhas de cerveja.

3.3 Vantagens e Devantagens

Como todo elemento de um sistema de controle, os atuadores tem suas desvantagens e vantagens.

Quanto aos atuadores pneumticos:

Vantagens:Desvantagens

Incremento da produo com investimento relativamente pequeno.O ar um fluido altamente compressvel, portanto, impossvel se obterem paradas intermedirias e velocidades uniformes.

O ar comprimido um poluidor sonoro quando so efetuadas exaustes para a atmosfera. Esta poluio pode ser evitada com o uso de silenciadores nos orifcios de escape.

Reduo dos custos operacionais.

A rapidez nos movimentos pneumticos e a libertao do operrio (homem) de operaes repetitivas possibilitam o aumento do ritmo de trabalho, aumento de produtividade e, portanto, um menor custo operacional.O ar comprimido necessita de uma boa preparao para realizar o trabalho proposto: remoo de impurezas, eliminao de umidade para evitar corroso nos equipamentos, engates ou travamentos e maiores desgastes nas partes mveis do sistema.

Robustez dos componentes pneumticos. A robustez inerente aos controles pneumticos torna-os relativamente insensveis a vibraes e golpes, permitindo que aes mecnicas do prprio processo sirvam de sinal para as diversas sequncias de operao. So de fcil manuteno.Os componentes pneumticos so normalmente projetados e utilizados a uma presso mxima de 1723,6 kPa. Portanto, as foras envolvidas so pequenas se comparadas a outros sistemas. Assim, no conveniente o uso de controles pneumticos em operao de extruso de metais. Provavelmente, o seu uso vantajoso para recolher ou transportar as barras extrudadas.

Simplicidade de manipulao.

Os controles pneumticos no necessitam de operrios superespecializados para sua manipulao.Velocidades muito baixas so difceis de ser obtidas com o ar comprimido devido s suas propriedades fsicas. Neste caso, recorre-se a sistemas mistos (hidrulicos e pneumticos).

Reduo do nmero de acidentes.

A fadiga um dos principais fatores que favorecem acidentes; a implantao de controles pneumticos reduz sua incidncia (liberao de operaes repetitivas).

Quanto aos atuadores hidrulicos:

Vantagens:Desvantagens

Podem entregar uma fora maior (no caso dos pistes), ou um maior torque (no caso de motores) se comparado a seus similares eletro-mecnicos para mesmo tamanho.Tm um tamanho mnimo que para algumas aplicaes delicadas inadequado.

No precisam de engrenagens para aumentar o torque ou a fora, dessa forma diminui as perdas por atrito.Necessitam de uma bomba hidrulica e mangueiras, que em muitos casos impossibilitam uma montagem num sistema compacto.

No caso dos pistes, estes podem desenvolver um movimento muito rpido. Um motor eltrico ligado a um mecanismo de transmisso que produza um movimento linear nunca poderia ser to veloz. A posio da haste do pisto pode ser controlada em malha fechada de maneira muito precisa, utilizando apenas uma baixa corrente.

Por no terem parte eltrica, podem estar localizados em ambientes inflamveis, onde a presena de uma corrente eltrica poderia provocar a combusto dos gases presentes nesse ambiente. Por isso so adequados em linhas de montagem onde se utilizam robs para pintura.

Reduo do nmero de acidentes.

A fadiga um dos principais fatores que favorecem acidentes; a implantao de controles pneumticos reduz sua incidncia (liberao de operaes repetitivas).

2. CONCLUSES

De forma geral, em processos industriais, as vlvulas so usadas para manipular o fluxo, a fim de controlar certas variveis, tais como presso, temperatura, nvel e direcionamento. Conclui-se que as vlvulas desempenham tarefas que podem ser agrupadas em trs categorias mais gerais: disperso; dissipao; distribuio. Atuadores tornaram-se componentes indispensveis nos tempos atuais, com gama de aplicao muito vasta nos mais diversos segmentos, executam atividades de movimentao com preciso e fora, e cada vez mais so empregados nas atividades onde a automao dos processos se faz necessria para se ter competitividade, preciso e produtividade.

Observou-se tambm que com os atuadores situaes que antes deveriam ocorrer por uma interveno humana, podem ser substitudas, como por exemplo, acionamento de vlvulas de segurana. Enfim, estes instrumentos ajudam de forma esplendida a sociedade, tanto na indstria quanto em situaes domsticas, promovendo segurana e uma maior preciso em processos.

3. REFERNCIAS UFMG. Apostila de Tpicos especiais em robtica.

TELECURSO 2000. Atuadores e Vlvulas - Aula 05.

Catlogo da Parker. TECNOLOGIA HIDRULICA INDUSTRIAL APOSTILA M2001-1 BR JULHO DE 1999.

Catlogo da Parker. TECNOLOGIA PNEUMTICA INDUSTRIAL APOSTILA M1001-1 BR AGOSTO DE 2000. FOUST, A. S.; CLUMP, C. W.; WENZEL, L. A. Princpio das operaes unitrias. 2 edio. Rio de Janeiro: Edito http://www.ebah.com.br/valvulas-pdf-a49395.html http://www.infoescola.com/engenharia/aplicacao-correta-das-valvulas-nas-industrias/