Válvulas Danfoss

Válvulas: Curso de Automação Industrial – Aula 01

Válvulas é o assunto do nosso Curso de Automação Industrial.
Esse é um tema muito importante: válvulas usadas em sistemas de automação.

Desde as válvulas mais simples para acionamentos on-off, ou seja, liga e desliga.
Até as válvulas com sistema de atuação mais complexo, operando de maneira proporcional. Que se ajustam segundo a segundo de acordo com as demandas reais e momentâneas do processo ou equipamento controlado.


Raízes e resultados da automação industrial

Antes de iniciarmos nossa fala acerca das válvulas, é importante entendermos de maneira geral:
o que é e de onde surgiu a automação industrial.

Vamos resumir de forma simples e rápida a história da automação industrial.
Para isso, retornemos então juntos à Inglaterra do século 18.

Nesta época os sistemas de produção artesanais e agrários começaram a sua transformação para sistemas industriais.
Aparecendo o desenvolvimento dos primeiros sistemas simples e semiautomáticos.
Isso dava maior velocidade ao processo.

Entretanto, apenas no século 20 os equipamentos e processos começaram a se tornar inteiramente automáticos. Junto com a Revolução Industrial e a inclusão da caldeira a vapor nos processos industriais.
Conquistas como a industrialização em série, a precisão e a velocidade foram ganhando espaço frente a produção artesanal. Que na época já não atendia a demanda local e global de produtos industrializados.

A automação industrial está intrinsicamente então ligada ao desenvolvimento da humanidade.
De maneira geral com o crescimento populacional constante, cresce a demanda por produtos básicos.
Assim como materiais de construção para moradias e alimentos.

Não se pode suprir esta demanda se não dispuséssemos de automação industrial.
Principalmente nos processos de fabricação em todos os segmentos da indústria.
Desde os bens de consumo até os carros.

A inclusão dos computadores dentro do contexto de automação industrial também ocorre no século 20.
Em 1948, John Parsons, criou um método que consistia em cartões perfurados com informações que serviam para controlar movimentos de uma máquina-ferramenta.

Apresentaram este projeto à força aérea.
Eles investiram em outros projetos executados pelo MIT.

Este movimento culminou na criação e produção da fresadora com três eixos com servomecanismos de produção. Neste processo de descoberta e evolução, 6 anos depois, em 1954 surgiram os primeiros robôs industriais.

Este breve resumo teve como objetivo falar sobre evolução da indústria.

Assim como o surgimento das raízes tecnológicas que levaram a automação industrial ao que ela é hoje.
Agora vamos entender o que é a automação industrial hoje e como ela se aplica na indústria moderna.

Dentro do contexto de indústria 4.0, internet das coisas, digitalização da indústria e robótica industrial é cada vez mais comum vermos processos totalmente autônomos.
Dessa forma eles estão descentralizados e se autocontrolam e ajustam.
De acordo com a necessidade de produção momentânea. 

A comunicação destes processos e equipamentos se faz por meio de sensores instalados de ponta a ponta nos equipamentos.
Eles medem variáveis como:

  • velocidade,
  • rotação,
  • pressão,
  • temperatura,
  • nível

Além de uma série de outros fatores.
Após o sensoriamento, ou seja, a medição destas variáveis, é feita a comunicação para um sistema de controle.
Que pode ser um CLP ou um sistema supervisório central.

Este sistema de controle irá acionar ou desligar mecanismos de atuação.
Assim como as válvulas, bombas, motores, ventiladores e outros equipamentos que influenciam diretamente no processo.

Este é o sistema básico de automação:

  • 1. O sensor,
  • 2. O controlador
  • 3. O dispositivo de atuação

A partir deste conceito conseguimos automatizar praticamente qualquer processo ou equipamento.
E fazer isso com custo reduzido visto a evolução da tecnologia e a produção em larga escala deste tipo de equipamento.

Ao contrário do que se pensa ou mesmo do que se fala, a mão de obra humana nunca foi tão necessária quanto agora dentro deste contexto de automação industrial.

A automação e robotização dos processos não removem o humano das indústrias.
Pelo contrário, forçam a sua especialização para acompanhar as novas tendências e conceitos utilizados.
Esses, por sua vez são implementados justamente visando o aumento populacional e o atendimento das demandas emergentes. Até mesmo por necessidades básicas como água e alimentos.

A automação industrial não é o vilão.
É, sem dúvida um movimento propulsor para uma nova humanidade.  
Novos desafios e novos conceitos acerca de quem nós somos e de como nós vivemos.

Válvulas e soluções em automação

Já falamos conceitualmente sobre automação industrial.
Agora vamos para a parte prática:

  • Quais são os equipamentos utilizados?
  • De que forma aplicam-se?
  • Em quais processos podemos utilizá-los?

Para começar vamos falar sobre as válvulas.

Nós somos distribuidores exclusivos Danfoss.
Por isso usaremos a plataforma Danfoss de válvulas e automação industrial para guiar a nossa fala sobre este assunto.
Enquanto liderança mundial nos controles, a amplitude da linha e possibilidades dentro de automação, certamente acabaremos abrangendo boa parte das aplicações.

Na linha de automação industrial, por exemplo.
Podemos controlar diversas variáveis através da atuação de válvulas, como: nível, temperatura, volume e outras.
Sendo assim, podemos considerar 3 modelos básicos de válvulas:

  • Solenoide
  • Pneumáticas
  • Termostáticas

Vamos entender quais são as funções e aplicações de cada uma dessas válvulas.
Depois, então, como as soluções Danfoss se aplicam nestes mesmos contextos.

O que é válvula solenoide?

Em linguagem popular, uma válvula solenoide nada mais é do que um registro elétrico.
Ou seja, um dispositivo de abertura e fechamento como uma torneira.  
Só que seu funcionamento é elétrico.
Ela é acionada ou desligada a partir do fornecimento ou corte de energia elétrica.

Dentro da indústria as aplicações para válvulas solenoide são infinitas.
Para citarmos alguns fluidos aonde estas válvulas são usadas podemos lembrar por exemplo:

  • amônia nos sistemas de refrigeração,
  • vapor nos sistemas de aquecimento,
  • ar nos sistemas de pneumáticos,
  • óleo e água em sistemas hidráulicos.

Além de diversos outros.
Em resumo, para aplicação em líquidos e gases dentro do conceito de utilidades industriais as aplicações de válvulas solenoides são amplas e cada vez maiores.

Uma válvula solenoide permite que a abertura ou fechamento de um determinado processo ou equipamento.
Assim como um reservatório de água por exemplo.
Isso é feito de forma automática.

Assim um operador pode controlar ou supervisionar este controle através de uma sala de controle.
Não é necessário estar diretamente no tanque.
Isso facilita o trabalho dos operadores, dando agilidade e precisão ao processo e aumentando a escala de produção.

Entendemos, então um pouco mais sobre o que é uma válvula solenoide.
Vamos falar agora sobre a válvula pneumática angular.

O que é válvula pneumática?

A válvula pneumática segue o princípio de funcionamento da válvula solenoide.
Por isso sua função primordial é a abertura e fechamento, tal como um registro automático.

A diferença entre a válvula solenoide e a válvula pneumática é que:
o acionamento da válvula solenoide é feito através de energia elétrica e o acionamento da válvula pneumática é feito através de ar comprimido.

Dessa forma a abertura e fechamento de ambas é controlada através de diferentes forças motrizes.
Em ambientes de alta umidade como em frigoríficos por exemplo, as válvulas pneumáticas são muito usadas para controle de vapor em equipamentos.
Já em ambientes aonde o ar comprimido não está disponível, o uso de válvulas solenoide acaba sendo assim uma solução bastante usual e em geral barata para automação de processos.

Uma terceira, mas não menos importante válvula, é a válvula termostática.
Vamos falar sobre ela agora.

O que é válvula termostática?

Uma válvula termostática possibilita o controle autônomo e mecânico de temperatura de um determinado equipamento ou processo.
Seu funcionamento é simples.

Consiste na leitura de temperatura feita através de um sensor do tipo bulbo ou outros.
E da compressão ou descompressão de uma mola interna que por sua vez libera mais ou menos fluxo de fluido refrigerante ou aquecedor.
Ele aumenta ou diminui a temperatura de acordo com a regulagem pré-estabelecida na válvula.

A aplicação de válvulas termostáticas é muito comum em automação de sistemas de óleo e água.
Não necessitando então de acionamento elétrico.

As válvulas termostáticas possibilitam então o controle da temperatura de reservatórios e trocadores de calor de forma simples, barata e eficaz. E fazem isso sem grandes variações de temperatura e com baixo custo inicial.
Tem ótimo custo-benefício de operação visto sua autonomia de funcionamento.

Agora que nós entendemos de forma abrangente sobre cada tipo de válvula vamos aprofundar nos modelos disponibilizados pela Danfoss e nas suas funções, através de vídeos e conteúdos práticos para maior entendimento.

Válvulas solenoide de automação Danfoss

Para iniciar vamos falar então sobre as válvulas solenoide diretamente operadas.
Estas válvulas são operadas sem dependência de processo ou de pressão mínima para sua abertura.
Principalmente usadas em bitolas menores como 1/8”, ¼” e 3/8”.

Os modelos mais usuais e disponíveis da Danfoss são a EV210 e a EV310.
A diferença entre ambas é que o modelo EV210 é de 2 vias enquanto o modelo EV310 é de 3 vias.
Usado por exemplo para acionar atuador pneumáticos onde é necessária uma terceira via para alivio e posterior fechamento do atuador e consequentemente da válvula.

Agora para exemplificar o funcionamento prático deste tipo de válvula, vamos ver dois trechos de vídeos.
Podemos observar o funcionamento tanto de uma válvula convencional de 2 vias quanto de 3 vias.

Modelo EV210

Entendemos o funcionamento das válvulas diretamente operadas.
Vamos agora entender então o funcionamento das válvulas servo operadas.

A diferença básica é que a válvula servo operada é operada através do uso do fluido ao qual ela controla.
Por isso seu funcionamento é determinado por uma pressão mínima de abertura, a qual a válvula é submetida pelo processo, geralmente entre 0,2 e 0,3 bar.

Válvulas modelo EV220
As válvulas modelo EV220 expostas na imagem são usadas em aplicações de automação residencial.

Assim como é o caso da EV220T, por exemplo, muito usual em irrigação automatizada de jardins e condomínios.
Também usada em aplicações pesadas industriais.
Como é o caso da EV220 flangeada de 4” com alta vazão.

Para aplicações de abertura e fechamento entre ¼” e 1” a EV220 convencional atende a grande maioria de processos e equipamentos que utilizam gases em líquidos.

Vamos ver um breve vídeo com o funcionamento prático da válvula modelo EV220 da Danfoss.

Ainda para aplicações em vapor até 140 graus a EV220 é aplicável nas bitolas de ½” a 2”.

Um ponto importante sobre as válvulas Danfoss.

Toda a linha de válvulas Danfoss pode ser fornecida com praticamente qualquer voltagem usual no mercado.
Desde 12 volts, passando por 24, 110, 220 e até 380.

A bobina segue, dessa forma o mesmo padrão para todas as válvulas.
Esse fato facilita muito o projeto, compra, instalação e manutenção de sistemas de automação quando compostos por válvulas Danfoss.

válvula modelo EV224

Ainda dentro da linha de válvulas servo operadas, destacamos então dois outros modelos usuais no mercado industrial.

A válvula modelo EV224 é usada em aplicações para alta pressão.

Como em sopradoras pneumáticas.
Sendo aplicável, dessa forma em sistemas que trabalham com até 40 bar de pressão.

Já a válvula EV225 foi especialmente desenvolvida para aplicações em sistemas de vapor.

Com bobina preta especifica para alta temperatura e vedação em teflon, sua resistência a temperatura e meios agressivos é alta.
Por isso pode ser aplicada no controle on-off de equipamentos como:

  • serpentinas;
  • trocadores de calor;
  • camisas de tanques;
  • autoclaves.

E outros com transferência térmica feita utilizando assim vapor como fluido motriz.

Para exemplificar o funcionamento prático deste tipo de válvula, vamos ver outro vídeo funcional.
Observe, então o conceito por trás do funcionamento desta válvula do tipo servo acionada:

O terceiro, mas não menos importante modelo de válvula são as servo assistidas.
Estas válvulas podem ser aplicadas então onde não há pressão mínima para abertura ou menos em aplicações de vácuo.

O modelo mais usual deste tipo de válvula é a EV250.

Ela é muito comum sem dúvida em aplicações de gás industrial em queimadores. N
Nelas o trabalho é com pressão baixíssima, normalmente entre 50 e 200 milibar.

válvula solenoide modelo EV260

Vamos ver então o vídeo de funcionamento desta válvula, mostrando seu princípio de abertura e fechamento.
Para aplicações proporcionais em liquido, a válvula solenoide modelo EV260 pode ser usada.
Quando temos aplicações em óleo ou água, por exemplo.
Esta válvula tem funcionamento proporcional com sinal de 4 a 20 mili amperes ou de 0 a 10 volts.

Dessa forma sua abertura e fechamento ocorre de maneira gradual.
De acordo com a demanda exata do processo momento a momento.
E como falamos anteriormente é lida por um sensor, transmitida a um controlador que por sua vez comandará o funcionamento da válvula.

Válvulas pneumáticas

Com a válvula solenoide proporcional finalizamos a parte de válvulas solenoide.
Vamos então falar sobre as válvulas pneumáticas.

A explicação sobre esse tipo de válvula será então muito mais breve.
Afinal, existe basicamente um único modelo que cobre todas as aplicações: AV210 da Danfoss.

Válvula pneumática AV210 Danfoss  

A válvula pneumática AV210 da Danfoss é uma válvula pneumática angular.
Usada então em aplicações de ar comprimido, gases diversos, água, óleo, vapor e infinitos outros fluidos industriais.

Sua função básica – como falamos anteriormente – é a abertura e fechamento.
Seu funcionamento é dado através de um atuador pneumático pela alimentação ou corte de ar comprimido.

A válvula pode ser fornecida nas versões normalmente aberta ou na mais convencional normalmente fechada, por exemplo.
Assim como as válvulas solenoide.

A vedação da válvula pneumática AV210 é composta por teflon.
Por isso possui alta resistência a pressão e temperatura, também a meios agressivos e fluidos diversos.

A construção do corpo é disponibilizada em Bronze de alta resistência ou aço inox 316L.

válvula pneumática AV210
A aplicação de válvulas pneumáticas angulares é, de fato, muito comum em sistemas de água e vapor.

Também na entrada de equipamentos, tanques encamisados, serpentinas, radiadores, trocadores de calor e diversos outros. Onde a frequência de abertura e fechamento necessita então de um equipamento de alta resistência.

Devido à alta resistência, a válvula pneumática angular é sem dúvida a preferida em aplicações agressivas.
Por isso possui um índice de manutenção e quebra infinitamente menor que as válvulas solenoide nas mesmas aplicações.

Principalmente, quando falamos em vapor, a válvula preferida em aplicações ON-OFF deve ser a válvula pneumática. Excluindo apenas os casos onde de fato não é possível ter uma alimentação de ar comprimido.
Porque isso é indispensável devido ao seu princípio de funcionamento.

Vamos exemplificar então o funcionamento prático deste tipo de válvula.
Abaixo, outro vídeo funcional.
Observe o conceito por trás do funcionamento da válvula pneumática angular modelo AV210 da Danfoss.

Finalizamos assim o tema válvulas pneumáticas.
Vamos agora para a última válvula da nossa série: a válvula termostática modelo AVTA.
Está disponível na linha de automação industrial da Danfoss.

Válvula termostática AVTA Danfoss

Válvula termostática AVTA Danfoss

A válvula pneumática AVTA da Danfoss é fabricada nas bitolas de 3/8” até 1”.
É usada principalmente em aplicações de água e líquidos.

As faixas de temperatura são:

  • 0 a 30 graus
  • 10 a 80 graus
  • 25 a 65 graus
  • 50 a 90 graus

Sua faixa de pressão diferencial é de 0 a 10 bar.
O corpo da válvula pode ser fabricado em latão de alta resistência ou em aço inox.

Vamos passar agora breve vídeo.
O funcionamento prático da válvula termostática AVTA pode ser compreendido de forma bastante simples.

Lembramos que:

a válvula AVTA não possui acionamento externo, ou seja, este dispositivo fornece um controle inteiramente independente e centralizado, de alta confiabilidade e precisão.

Nós falamos sobre automação, os tipos de válvulas, aplicações e modelos.
Agora, queremos falar então brevemente sobre certificações e aprovações.

A Danfoss é líder global no fornecimento de válvulas e controles.
Por isso possui certificações do mais alto nível, em âmbito global para os seus produtos.

Permite desta forma aplicações em mercado específicos como:

  • mercado naval e off-shore,
  • químico
  • petroquímico,
  • farmacêutico,
  • de alimentos e bebidas

Além de diversos outros.
Este tipo de certificação agrega sem dúvida valor ao produto.
Além disso, carrega toda tradição e compromisso da marca com a satisfação e segurança dos usuários ao redor do mundo.

Dessa forma, a segurança, a qualidade e o compromisso com o meio ambiente e com as pessoas são reais.
Vamos destacar então algumas das aplicações das válvulas Danfoss.

Elas fazem parte da linha de automação industrial que falamos hoje:

  • Tratamento de água,
  • Queimadores industriais,
  • Skids de bombas de incêndio,
  • Compressores de ar,
  • Distribuição de água predial,
  • Caldeiras de vapor.
Linha de automação industrial
  • Autoclaves hospitalares e de bancada,
  • Suspensão a ar para carros,
  • Osmose reserva,
  • Geradores de água quente,
  • Automação de sanitários e lavatórios.
Linha de automação industrial 2
  • Fornos industriais,
  • Injetoras de plástico,
  • Maquinas industriais de lavar roupas,
  • Unidades hidráulicas,
  • Torneiras automáticas,
  • Sistemas de irrigação e
  • Geradores de energia.
Fornos industriais,
Injetoras de plástico,
Maquinas industriais de lavar roupas,
Unidades hidráulicas,
Torneiras automáticas,
Sistemas de irrigação e
Geradores de energia.
  • Secadores de ar,
  • Máquinas de usinagem,
  • Autoclaves industriais,
  • Aplicações de controle de gás,
  • Descongelamento de evaporadores frigoríficos e
  • Máquinas de sopro.
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  • Aplicações de bombas de vácuo,
  • Cofres com sistema químico,
  • Motores de navios,
  • Filtração por membranas,
  • Lavadoras industriais e
  • Sistemas de vapor nas indústrias.
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Com estes exemplos e aplicações finalizamos nossa primeira aula do treinamento em automação industrial. Começamos nosso treinamento falando sobre o conceito histórico.

Tudo que está por trás da automação e passamos então pelo conteúdo das válvulas.
Ou seja, dos componentes responsáveis pelo acionamento direto no fluido principal do processo ou equipamento.

Na nossa próxima aula falaremos então sobre os sensores e controles utilizados para sensoriamento de pressão e temperatura.
Entre conosco nessa jornada para a automação industrial e como ela é usada dentro da indústria.

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Um grande abraço e até a próxima.