Este documento discute diferentes tipos de atuadores e elementos finais, incluindo válvulas de controle, válvulas pneumáticas e elétricas, e outros dispositivos como cilindros pneumáticos e motores. Ele também descreve como operar e especificar válvulas de controle.

1. Instrumentação Básica
Aula 12
Atuadores e Elementos Finais
Técnico Integrado Semestral
Período: 2012-1
Prof.: Guilherme P. Colnago

2. Assuntos
Elementos Finais
Válvulas de Controle
Válvulas
Outros Elementos Finais
Experiências

3. Assunto
Elementos Finais

4. Elementos Finais
Elementos Finais de Controle
Dentro de uma malha de controle, são os elementos responsáveis
pela atuação direta sobre os processos, recebendo o sinal de
comando do controlador para corrigir o desvio do valor desejado
(set point).

5. Elementos Finais
Elementos Finais de Controle
Os Elementos finais também são conhecidos como “Atuadores”.
Existe uma grande diversidade, pois são função da aplicação do
processo e de suas particularidades.
Os tipos mais comuns são:
•Elétricos (Motorizados);
•Pneumáticos.
Ver animação de válvula Globo manual!

6. Elementos Finais
Atuadores
Um dos atuadores mais comuns nos processos industriais são válvulas.

7. Elementos Finais
Atuadores
Válvula pneumática (será analisada posteriormente).
Sede (orifício)
Obturador

8. Elementos Finais
Atuadores Motorizados
Válvula motorizada.

9. Elementos Finais
Atuadores Motorizados
Cartão de Comunicação (Field Bus) e configurador (PC).

10. Elementos Finais
Atuadores Motorizados
Rede atuadores motorizados.

11. Elementos Finais
Atuadores Pneumáticos
Válvula pneumática.

12. Elementos Finais
Atuadores Pneumáticos
Válvula de controle com posicionador eletropneumático.

13. Válvulas de Controle
Posicionador
É considerado o principal acessório de uma válvula de controle.
É um dispositivo que transmite a pressão de carga ao atuador,
permi-tindo posicionar a haste no local determinado pelo
controlador.

14. Elementos Finais
Atuadores
Na maioria dos casos este elemento final é uma válvula.
Os tipos mais comuns de atuadores são:
•Bomba;
•Pistão;
•Inversores (controladores de velocidade);
•Motores elétricos;
•Servomecanismos.

15. Assunto
Válvulas de Controle

16. Válvulas de Controle
As válvulas de controle são dispositivos manuais ou automáticos.
São usadas na restrição variável de um fluxo e se classificam confor-
me o tipo de deslocamento.
Válvula pneumática Válvula elétrica

17. Válvulas de Controle
Pneumáticas: mais baratas e tempo de resposta mais rápido.
Elétricas: para torque alto na haste ou falta ar comprimido.
Válvula pneumática Válvula elétrica

18. Válvulas de Controle
Classificação quanto ao deslocamento
Linear
A peça móvel descreve um movimento
retilíneo.
Ex.: válvula globo (gaiola) e diafragma.
Válvulas Globo

19. Válvulas de Controle
Classificação quanto ao deslocamento
Rotativa
A peça móvel descreve um movimento de
rotação.
Ex.: válvulas esfera e borboleta.
Válvula Borboleta

20. Válvulas de Controle
Partes de uma Válvula de Controle
Existem três partes básicas:
•Atuador;
•Castelo;
•Corpo.
Válvula pneumática da
miniplanta Amatrol.
Sede (orifício)

21. Válvulas de Controle
Partes de uma Válvula de Controle
Atuador
Dá a força necessária para movimentar o obturador. O atuador de
é classificado de acordo com seu deslocamento em relação à
entra-da do sinal de ar. Pode ser direto ou indireto.

22. Válvulas de Controle
Classificação quanto à Ação

23. Válvulas de Controle
Classificação quanto à Ação

24. Válvulas de Controle
Classificação quanto à Ação

25. Válvulas de Controle
Partes de uma Válvula de Controle
Castelo
Permite a conexão do atuador ao corpo. Serve de guia da haste do
obturador, acomodando a caixa de engaxetamento (gaxeta = anel
de borracha usado para vedação na conexão de dois elementos).
Pode ser: normal, aletado, alongado ou com foles de vedação.
Normal Aletado

26. Válvulas de Controle
Partes de uma Válvula de Controle
Castelo
Alongado Com foles de vedação

27. Válvulas de Controle
Partes de uma Válvula de Controle
Corpo
É a parte da válvula que entra em contato com o fluido, acomoda
as sedes (orifícios) e acopla a válvula à linha de processo.
Pode ser classificado como de sede simples ou dupla.

28. Válvulas de Controle
Partes de uma Válvula de Controle
Corpo

29. Válvulas de Controle
Operação de uma Válvula Pneumática

30. Válvulas de Controle
Operação de uma Válvula Pneumática

31. Válvulas de Controle
Características de Vazão de uma Válvula
O desempenho de uma válvula depende da forma e do tipo de
obturador utilizado, assim como o mesmo reduz a área da sede
através do qual passa o fluido.
A característica de vazão de uma válvula demonstra a proporciona-
lidade da variação da vazão do fluido em relação à variação do
deslocamento da haste.
Existem três características de vazão:
•Linear;
•Abertura rápida
•Igual percentagem.

32. Válvulas de Controle
Características de Vazão de uma Válvula
Abertura rápida ~ parábola com concavidade para baixo.
Igual porcentagem ~ exponencial.

33. Válvulas de Controle
Características de Vazão de uma Válvula

34. Assunto
Válvulas

35. Válvulas de Controle
Folha de especificação de uma Válvula de Controle

36. Válvulas de Controle
Folha de especificação de uma Válvula de Controle

37. Válvulas de Controle
Válvula Gaveta
Usadas para controle ON-OFF.
Características:
•Abertura e fechamento lento;
•Movimento linear;
•Apenas para fluidos;
Acionamento:
•Volante manual;
•Redutor de engrenagens;
•Atuador elétrico ou hidráulico.

38. Válvulas de Controle
Válvula Globo (Gaiola)

39. Válvulas de Controle
Válvula Esfera

40. Válvulas de Controle
Válvula Borboleta e Guilhotina

41. Válvulas de Controle
Válvula de Diafragma

42. Assunto
Outros Elementos

43. Outros Elementos Finais
PSV (Pressure Safety and relief Valve) ou Válvula de Segurança)
Utilizadas como dispositivo de segurança,
sendo acionados (abrindo) no caso da
pressão ultrapassar o limite.
Não é usada no controle. Ver animação!

44. Outros Elementos Finais
Cilindro pneumático

45. Outros Elementos Finais
Cilindro hidráulico

46. Outros Elementos Finais
Contatores e Relés

47. Outros Elementos Finais
Motores

48. Outros Elementos Finais
Servomotor
Motores com realimentação para auto-posicionamento.

49. Outros Elementos Finais
Aquecedores, Resfriadores (Chiller) e Caldeiras

50. Outros Elementos Finais
Outros
Ventosa
Motor de passo

51. Assunto
Experiências

52. Experiências
Operar válvula da miniplanta Amatrol (5ª exp.  material avulso):
•Planta de processos; e/ou
•Planta térmica.

53. Fim
Prof.: Guilherme P. Colnago
Dúvidas: gpcolnago@ifes.edu.br