Atuador pneumático com garfo tipo «Scotch» e retorno por mola

Guia de compra de atuadores de retorno de mola para sistemas HPAC

O dimensionamento de um atuador do tipo «scotch yoke» de ação simples com retorno por mola requer a verificação tanto do curso pneumático como do curso mecânico da mola, para garantir um funcionamento fiável em modo de segurança em caso de perda de ar de alimentação. Confirme a pressão de alimentação real antes de comparar as curvas de binário na Tabela de Binários do HPAC-SR.

Passo 1: Calcular o binário de segurança pretendido da válvula

Multiplique o binário nominal de funcionamento indicado pelo fabricante da válvula pelo fator de serviço aplicável:

• Fluidos limpos e lubrificados (água, gás limpo, óleo leve, amortecedores leves): x 1,20 ~ 1,25
• Gás seco, vapor e fluidos não lubrificantes: x 1,30 ~ 1,35
• Pastas, fluidos de alta viscosidade, meios com partículas e amortecedores pesados: x 1,40 ~ 1,50
• Válvulas de esfera (prática de engenharia padrão): Adicionar um fator de segurança de referência +50% (x 1,50).

Passo 2: Verificação do binário através do modo de segurança

*Referência à terminologia do binário

BTO (Breakout Torque Open): binário de abertura inicial de 0° para sair da posição fechada.

• ETO (End Torque Open): binário final de 90° quando totalmente aberta.
• BTC (Breakout Torque Close): binário de fecho inicial de 90° a partir da posição totalmente aberta.
• ETC (End Torque Close): binário de assentamento final de 0° para garantir um fecho hermético com acionamento por mola ou ar comprimido.
• RTO / RTC (Binário de Funcionamento): Binário de funcionamento dinâmico a 45°, a meio do curso.

Guia de tamanhos e exemplos passo a passo

• Dados de referência da Valve: Válvula borboleta de 6″ PN16 com sede resiliente

• Binário nominal de funcionamento da válvula: 120 Nm

• Serviço Médio: Água/ar limpa e lubrificada (Fator de serviço recomendado: x 1,25)

• Binário de segurança da válvula-alvo: 120 Nm x 1,25 = 150 Nm

• Pressão de ar disponível na fábrica: 5,0 bar

Perguntas frequentes sobre o atuador pneumático de tipo «Scotch Yoke» com retorno por mola da série HPAC

P1: A substituição das tampas das extremidades das molas por outras com diferentes níveis de pressão requer ferramentas especiais de compressão de molas?
Não. Não é necessário utilizar nenhuma prensa hidráulica nem ferramentas de compressão. As molas vêm pré-carregadas dentro de cartuchos modulares nas tampas das extremidades. Basta, primeiro, libertar toda a pressão de ar e, em seguida, desapertar os parafusos de segurança salientes de forma uniforme, em cruz, com uma chave hexagonal padrão. A mola liberta a tensão de forma segura dentro do invólucro, sem qualquer risco de ejeção.

P2: As configurações «Fail-Close» (FC) e «Fail-Open» (FO) são intercambiáveis ou correspondem a versões de fábrica distintas?
Não, trata-se de modelos fabricados separadamente e não podem ser trocados no local. O scotch yoke interno é montado para um sentido de rotação específico. Por favor, especifique se necessita do modelo FC ou FO ao efetuar a encomenda, para que possamos fabricá-lo e testá-lo devidamente antes da entrega.

P3: Como se configura a velocidade de curso inferior a um segundo nas válvulas de paragem de emergência (ESD)?

Embora as molas internas forneçam uma força mecânica imediata, o tempo real de curso é frequentemente limitado pela contrapressão dos gases de escape através das válvulas solenóides padrão e das longas linhas de tubagem.

Para conseguir um fecho rápido em menos de 1 segundo, configuramos e montamos uma válvula de escape rápido (QEV) de alto caudal, equipada com um silenciador industrial, diretamente na porta de escape do atuador de ação simples do tipo «scotch yoke» da HPAC. Isto descarrega imediatamente o ar do cilindro diretamente para a atmosfera, contornando as restrições da linha, para que as molas possam fechar ou abrir a válvula em menos de 1 segundo.

P4: Qual é a vida útil mecânica das molas em termos de fadiga? E estas irão perder a sua rigidez durante um período prolongado de inatividade sob compressão?
As molas são fabricadas em liga de aço de alta resistência à fadiga e são pré-comprimidas na fábrica para eliminar tensões internas. Foram concebidas para permanecerem comprimidas em modo de espera durante anos sem sofrerem deformação permanente. O binário de saída mantém-se estável ao longo de toda a vida útil do atuador de tipo «scotch yoke» de ação simples.

P5: Como é que o atuador com retorno por mola é protegido contra a corrosão em ambientes exteriores ou húmidos?
A caixa do atuador pneumático compacto com retorno por mola é em alumínio anodizado duro e as tampas das extremidades têm um revestimento em pó de poliéster. Todo o invólucro é totalmente vedado de acordo com a norma IP67, o que impede a entrada de chuva, ar salino costeiro e poeira durante a utilização no exterior. Para instalações químicas altamente agressivas ou ambientes marítimos offshore, estão disponíveis, mediante pedido, revestimentos anticorrosivos reforçados opcionais.

P6: As dimensões de montagem inferiores, de acordo com a norma ISO 5211, são idênticas entre os modelos SR (retorno por mola) e DA (dupla ação) do mesmo tamanho?
Sim, são completamente idênticos. Para qualquer tamanho de modelo, o padrão de parafusos ISO 5211 na parte inferior, o eixo de transmissão fêmea e a montagem NAMUR na parte superior são exatamente os mesmos nos modelos SR e DA. Pode utilizar os mesmos suportes e adaptadores de haste em ambos.

P7: É possível acionar a válvula manualmente durante a colocação em funcionamento ou em caso de falha no fornecimento de ar?

Sim. Oferecemos duas soluções de comando manual:

• Volante integrado (Série -HW): Incorporado diretamente no atuador HPAC com mecanismo «scotch yoke» e retorno por mola, para uma configuração compacta que poupa espaço.
• Caixa de velocidades manual com embraiagem desengatável: Montada em configuração «sanduíche» entre o atuador de retorno por mola do tipo «scotch yoke» do HPAC e a válvula. Em caso de perda de ar, basta acionar a alavanca da embraiagem para operar o volante manualmente; desengate-a para o funcionamento pneumático automático.

P8: Que certificações de segurança e à prova de explosão possui o HPAC-SR para a participação em concursos públicos?
Os atuadores de retorno por mola com yoke escocês da série HPAC estão certificados segundo a norma IEC 61508 em matéria de segurança funcional — sendo adequados para circuitos SIL 2 numa única unidade ou SIL 3 numa configuração redundante 1oo2. Para locais perigosos, possuem a certificação europeia ATEX para equipamento não elétrico e cumprem as normas de segurança de máquinas da CE.

Resolução de problemas e manutenção do atuador pneumático de ação simples com yoke escocês da série HPAC