2.16) CONSIDERAÇÕES QUANTO AO ATUADOR E ACESSÓRIOS

O atuador e seus acessórios geralmente constituem-se na etapa final do procedimento da seleção de uma válvula de controle. Os principais tipos de atuadores utilizados em controle modulado são: (1) pneumático tipo mola e diafragma; (2) pneumático tipo pistão ou cilindro; (3) motor elétrico; (4) eletro-hidráulico e (5) hidráulico.

diretamente posicionado pelo sinal de saída do controlador sem necessitar do uso do posicionador.

Possui pouquíssimas partes móveis, fato pelo qual constitui-se num atuador extremamente econômico, de alta confiabilidade e pouca manutenção, além de possuir inerente sistema de posicionamento de segurança em caso de falha no sistema de suprimento de ar.

A sua principal desvantagem e, portanto, fator que limita o seu uso, reside em não permitir sinais de comando superior a 50 psig devido a pobre resistência mecânica do diafragma. Isso, por exemplo, limita a sua utilização em aplicações sob elevada queda de pressão, a menos que a válvula seja balanceada.

O atuador pneumático tipo pistão tem surgido com bastante força nos últimos anos, principalmente em decorrência da crescente tendência a utilização das válvulas tipo rotativas que, devido ao seu elevado torque, necessitam de maiores forças de atuação do que as válvulas de deslocamento linear.

A principal vantagem do atuador a pistão está na sua capacidade de funcionamento com sinais de pressão de carga de até 150 psig. A sua construção normal é sem mola de retorno, havendo assim, em caso de controle modulado, necessidade da utilização de um posicionador de dupla ação.

Não possuindo meios inerentes de posição de segurança por falha, o atuador pneumático a pistão requer, caso necessário tal posicionamento de segurança, a utilização de meios operacionais, como uma mola de retorno ou então de um sistema auxiliar de segurança por falha, o qual utiliza o ar armazenado num reservatório em volume e pressão suficientes para deslocar o obturador da válvula até a posição de segurança requerida.

Este tipo de atuador é utilizado basicamente nas válvulas borboleta e esfera e, eventualmente nas válvulas globo, em caso de quedas de pressão superiores às suportadas a mola e diafragma.

Os atuadores elétricos não são muito utilizados em controle automático, devido a sua operação lenta e peso excessivo. Não apresenta sistema inerente de posição de segurança em caso de falha.

Os atuadores eletro-hidráulicos apresentam características ótimas para o desempenho do controle modulado devido a sua alta rigidez, fato esse que lhe confere excepcional resistência às variações das forças do fluído agindo no corpo da válvula, a elevada capacidade de força de atuação e a sua compatibilidade com os sinais analógicos da instrumentação eletrônica.

Entretanto o seu elevado custo, complexidade, tamanho excessivo e elevada manutenção, tem contribuindo de forma preponderante no impedimento da sua utilização mais ampla. Os atuadores hidráulicos apresentam características de utilização semelhantes aos eletro- hidráulicos.

Sendo que o atuador representa uma parte significante do custo total da válvula, especialmente em diâmetros menores, os critérios para a sua seleção estão baseados no seu custo e na sua capacidade de desempenho.

Quanto à capacidade de desempenho de um atuador, esta pode ser analisada em função de três fatores principais: (1) fonte de suprimento (natureza do sinal e valores); (2) característica de posicionamento de segurança em caso de falha, e (3) capacidade motora.

Quanto ao tipo de fonte de suprimento no local da válvula, dificilmente deixaremos de ter suprimento pneumático ou elétrico.

A grande maioria dos atuadores hoje utilizados são de natureza pneumática utilizando sinais de comando de até 150 psig. Quanto à característica de posicionamento de segurança em caso de falha, podemos classificar esse aspecto da seguinte maneira: (1) o sistema de segurança por falha é inerente ao tipo de atuador; (2) o sistema de segurança por falha não é inerente ao atuador, sendo considerado como um item opcional.

Alguns atuadores possuem essa característica de forma inerente, como é o caso do atuador pneumático tipo mola e diafragma. Outros necessitam a especificação desse item opcional, o que significa um custo adicional, como é o caso do atuador pneumático à pistão, atuador elétrico, etc.

Quanto à capacidade motora, o atuador deve possuir suficiente torque ou empuxo para a específica aplicação, proporcionando estável e confiável.

Dos diversos acessórios utilizados, sem dúvida alguma o posicionador é o que mais amplamente se destaca entre eles. A necessidade do uso do posicionador em determinados tipos de atuadores para operarem em aplicações de controle modulado, constitui-se num fator de limitação ao seu uso, já que isso significa uma considerável aumento de custo.

Como já mostramos, o atuador pneumático tipo mola e diafragma não requer a obrigatoriedade do uso do posicionador no desempenho das suas funções em controle modulado. Por outro lado, as válvulas em controle modulado operada por atuadores pneumáticos a pistão necessitam obrigatoriamente do uso de posicionadores, sendo a sua utilização desnecessária apenas em aplicações de controle biestável.

A decisão do uso do posicionador num atuador pneumático tipo mola e diafragma deve ser realizada com critério. O uso de posicionadores nesse tipo de atuador às vezes é uma necessidade, geralmente um excesso.

Os conversores de sinais são hoje dispositivos amplamente utilizados face a natureza eletrônica da instrumentação moderna, que para compatibilizar-se com a natureza pneumática da válvula de controle, requer a conversão, por exemplo, de sinais 4-20 mA para 3-15 psig. Quando da escolha do tipo de atuador deve-se sempre selecionar o tipo mais simples e confiável para aplicações em questão, evitando-se gastos excessivos de manutenção. A transferência das forças para o elemento vedante deve ser realizada da forma mais simples, direta, rígida e confiável.

Pelo fato do atuador pneumático tipo mola e diafragma ser o mais popular, versátil, confiável e econômico, deverá sempre ser considerado em primeiro lugar.

A seguir considere o atuador pneumático a pistão, e, caso necessário, então, considere os atuadores elétricos, eletro-hidráulicos e hidráulicos.