1. O que é uma válvula borboleta pneumática?
Uma válvula borboleta pneumática é uma válvula de um quarto de volta usada para regular ou isolar o fluxo de fluido em uma tubulação. Consiste em um disco circular (frequentemente chamado de "disco") montado em uma haste, que gira dentro do corpo da válvula. "Pneumático" refere-se ao mecanismo de atuação, que utiliza ar comprimido para operar a válvula, permitindo o controle remoto ou automatizado.
Uma válvula borboleta pneumática pode ser dividida em dois componentes principais: o atuador pneumático e a válvula borboleta.
· Corpo da válvula borboleta: Consiste no corpo da válvula, disco (disco), haste e sede. O disco gira em torno da haste para abrir e fechar a válvula.
· Atuador pneumático: utiliza ar comprimido como fonte de energia, acionando um pistão ou palheta para produzir movimento linear ou rotativo.
Componentes principais
*Válvula Borboleta:
- Corpo da válvula: alojamento que abriga o disco e se conecta ao tubo.
- Disco (disc): Placa plana ou ligeiramente elevada que controla o fluxo. Quando mantida paralela à direção do fluxo, a válvula abre; quando mantida perpendicularmente, ela fecha.
- Haste: Haste conectada ao disco que transmite a força rotacional do atuador.
- Vedações e assentos: garantem um fechamento hermético e evitam vazamentos.
*Atuador
- Atuador pneumático: Normalmente do tipo pistão ou diafragma, converte a pressão do ar em movimento mecânico. Pode ser de dupla ação (pressão de ar para abertura e fechamento) ou de simples ação (ar para uma direção, mola para retorno).
2. Princípio de funcionamento
A operação de uma válvula borboleta pneumática é essencialmente um processo encadeado de "atuação de ar comprimido→atuação do atuador→rotação do disco para controlar o fluxo." Simplificando, a energia pneumática (ar comprimido) é convertida em movimento mecânico rotativo para posicionar o disco.
2.1. Processo de Atuação:
- Ar comprimido de uma fonte externa (como um compressor ou sistema de controle) é fornecido ao atuador pneumático.
Em um atuador de dupla ação, o ar entra por uma porta para girar a haste da válvula no sentido horário (ou seja, para abrir a válvula) e entra pela outra porta para girá-la no sentido anti-horário. Isso gera um movimento linear no pistão ou diafragma, que é convertido em uma rotação de 90 graus por um mecanismo de cremalheira e pinhão ou Scotch-yoke.
- Em um atuador de ação simples, a pressão do ar empurra o pistão contra a mola para abrir a válvula, e a liberação do ar permite que a mola a feche automaticamente (design à prova de falhas).
2.2. Operação da válvula:
- À medida que o atuador gira a haste da válvula, o disco gira dentro do corpo da válvula.
- Posição aberta: O disco fica paralelo à direção do fluxo, minimizando a resistência e permitindo o fluxo total através da tubulação. - Posição fechada: O disco gira 90 graus, perpendicularmente ao fluxo, bloqueando a passagem e vedando contra a sede.
- A posição intermediária pode regular o fluxo, embora as válvulas borboleta sejam mais adequadas para serviço liga-desliga do que para regulagem precisa devido às suas características de fluxo não linear.
2.3. Controle e Feedback:
- O atuador normalmente é pareado com uma válvula solenoide ou posicionador para controle preciso por meio de sinais elétricos.
- Um sensor pode fornecer feedback da posição da válvula para garantir uma operação confiável em sistemas automatizados.
3. Ação simples e dupla ação
3.1 Atuador de dupla ação (sem retorno por mola)
O atuador possui duas câmaras de pistão opostas. O ar comprimido é controlado por uma válvula solenoide, alternando entre as câmaras de "abertura" e "fechamento":
Quando o ar comprimido entra na câmara de "abertura", ele empurra o pistão, fazendo com que a haste da válvula gire no sentido horário (ou anti-horário, dependendo do projeto), o que por sua vez gira o disco para abrir a tubulação.
Quando o ar comprimido entra na câmara de "fechamento", ele empurra o pistão na direção oposta, fazendo com que a haste da válvula gire o disco no sentido anti-horário, fechando a tubulação. Características: Quando o ar comprimido é perdido, o disco permanece em sua posição atual ("à prova de falhas").
3.2 Atuador de ação simples (com retorno por mola)
O atuador possui apenas uma câmara de entrada de ar, com uma mola de retorno no outro lado:
Quando o ar está fluindo: O ar comprimido entra na câmara de entrada, superando a força da mola para empurrar o pistão, fazendo com que o disco gire para a posição "aberto" ou "fechado";
Quando o ar é perdido: A força da mola é liberada, empurrando o pistão para trás, fazendo com que o disco retorne à "posição de segurança" predefinida (geralmente "fechada", mas também pode ser projetada para ser "aberta").
Características: Possui função "à prova de falhas" e é adequado para uso em aplicações que exigem medidas de segurança, como aquelas que envolvem meios inflamáveis, explosivos e tóxicos.
4. Vantagens
As válvulas borboleta pneumáticas são adequadas para operação rápida, normalmente exigindo apenas um quarto de volta, tornando-as adequadas para indústrias como tratamento de água, HVAC e processamento químico.
- Tempo de resposta rápido devido à atuação pneumática.
- Baixo custo e manutenção simplificada em comparação com alternativas elétricas ou hidráulicas.
- Design compacto e leve.