Como escolher válvulas de esfera motorizadas normalmente abertas e normalmente fechadas

As válvulas de esfera motorizadas são equipamentos vitais em diversas aplicações. A maioria das válvulas solenoides são energizadas continuamente quando em uma nova posição, enquanto as válvulas de esfera motorizadas consomem energia apenas ao mudar de aberto para fechado, ou vice-versa. As válvulas de esfera motorizadas são amplamente utilizadas em diversos sistemas industriais, tratamento de água, HVAC e até mesmo em sistemas de abastecimento de água residenciais devido às suas altas velocidades de abertura e fechamento, bom desempenho de vedação e facilidade de operação. Ao selecionar uma válvula de esfera elétrica, uma das decisões mais críticas é escolher entre um tipo normalmente aberto (NA) e um tipo normalmente fechado (NF). Essa escolha afeta diretamente a segurança, a estabilidade e a eficiência energética de todo o sistema. Abaixo, detalharemos os critérios de seleção a partir da definição, considerações principais e cenários de aplicação prática.

1. Primeiro, esclareça as definições: O que são válvulas de esfera motorizadas normalmente abertas e normalmente fechadas?

Antes de escolher, é essencial entender a diferença fundamental entre os dois tipos, que é determinada pelo estado do núcleo da válvula quando a energia é cortada (excluindo a operação manual). A imagem a seguir ilustra as principais características das válvulas de esfera elétricas NA e NF:

• Normalmente Aberta (NA): Quando a alimentação de energia é cortada, a válvula permanece totalmente aberta. Somente quando um sinal elétrico é recebido (a energia é ligada) a válvula aciona o núcleo para girar e fechar, bloqueando o fluxo do fluido. Após a energia ser cortada novamente, ela retornará automaticamente ao estado aberto pela ação de uma mola ou outros mecanismos de reinicialização.
• Normalmente Fechada (NF): Em contraste, quando a energia é cortada, a válvula está totalmente fechada. É necessário um sinal elétrico (ligar) para acionar o núcleo, fazendo-o girar e abrir, permitindo o fluxo do fluido. Assim que a energia for cortada, ele se fechará automaticamente para bloquear o fluido.

2. Critérios de Seleção do Núcleo: Partindo da Segurança do Sistema e dos Requisitos Funcionais

A escolha entre os tipos normalmente aberto e normalmente fechado não é arbitrária; ela se baseia nos requisitos de estado de falha do sistema e na lógica de operação diária. Os quatro fatores-chave a seguir precisam ser considerados:

Fator 1: Prioridade do "Estado de Segurança" Após Falha de Energia

Este é o critério mais importante. Em caso de falha inesperada de energia (uma falha comum no sistema), o estado da válvula deve garantir que o sistema não cause acidentes de segurança (como vazamento, sobrepressão ou danos ao equipamento).

• Escolha Normalmente Aberto (NA): Após uma falha de energia, o fluido precisa "continuar fluindo" para evitar perigo. Por exemplo:
  • Sistemas de água de resfriamento em equipamentos industriais: Se a energia for cortada, a água de resfriamento deve continuar circulando para evitar que o equipamento superaqueça e seja danificado. Neste momento, uma válvula de esfera elétrica normalmente aberta deve ser usada para garantir que o caminho da água de resfriamento permaneça desobstruído após uma falha de energia.
  • Tubulações de ventilação em tanques de armazenamento de produtos químicos: Após uma falha de energia, a válvula de ventilação precisa permanecer aberta para evitar pressão excessiva dentro do tanque devido ao acúmulo de gases voláteis, o que pode levar a uma explosão do tanque.
• Escolha Normalmente Fechada (NF): Após uma falha de energia, o fluido precisa "parar de fluir" para evitar riscos. Por exemplo:
  • Tubulações de fornecimento de gás em residências ou fábricas: Em caso de falha de energia, a válvula de gás deve ser fechada imediatamente para evitar vazamento de gás e prevenir acidentes de incêndio ou explosão. Uma válvula de esfera elétrica normalmente fechada é a melhor escolha aqui.
  • Tubulações de distribuição de reagentes químicos: Se a energia for cortada durante a distribuição de reagentes tóxicos ou corrosivos, a válvula deve ser fechada rapidamente para evitar vazamentos do reagente e consequentes danos ambientais ou ferimentos pessoais.

Fator 2: Compatibilidade com a Frequência de Operação Diária

O tipo de válvula também precisa estar alinhado com a "frequência diária de ligar e desligar" do sistema para reduzir o consumo de energia e prolongar a vida útil da válvula.

• Normalmente Aberta (NA) é Mais Adequada: Se o sistema exigir que o fluido esteja em um estado de "circulação contínua" durante a operação diária, e o fechamento for apenas uma operação temporária (como manutenção ou ajuste ocasional). Por exemplo, a tubulação principal de abastecimento de água de uma área residencial: Ela precisa fornecer água 24 horas por dia, e a válvula só é fechada quando a manutenção é necessária. Escolher um tipo normalmente aberto evita o consumo de energia a longo prazo (já que só precisa ser energizado ao fechar).
• Normalmente Fechado (NF) é Mais Adequado: Se o sistema só precisa que o fluido flua "ocasionalmente" e permanece fechado na maior parte do tempo. Por exemplo, a válvula de entrada de água de um aquecedor de água doméstico: Ela só precisa ser aberta quando o aquecedor está reabastecendo a água e permanece fechada nos demais momentos. A escolha de um tipo normalmente fechado pode evitar o fornecimento frequente de energia para manter o estado aberto, economizando energia.

Fator 3: Compatibilidade com a Lógica de Controle do Sistema

O tipo de válvula deve corresponder à lógica de saída de sinal do sistema de controle para garantir que a válvula possa executar as instruções corretamente (como o controle automático por um CLP ou um sistema de controle remoto).

Por exemplo, em um sistema de irrigação inteligente: o sistema está configurado para "irrigar às 8h todos os dias" e "parar de irrigar após 1 hora". Se a tubulação de irrigação estiver fechada na maior parte do tempo, uma válvula de esfera elétrica normalmente fechada é mais adequada. Quando o sistema envia um "sinal de irrigação" (ligado), a válvula abre; após 1 hora, o sinal é cortado (desligado) e a válvula fecha automaticamente. Se uma válvula normalmente aberta for usada, o sistema precisará continuar enviando um "sinal de fechamento" (alimentação contínua) durante os períodos sem irrigação, o que não apenas aumenta o consumo de energia, mas também pode causar falha na válvula devido à alimentação contínua por longos períodos.

Fator 4: Consideração das Propriedades do Meio

As propriedades físicas e químicas do meio (como viscosidade, corrosividade e facilidade de solidificação) também afetarão a seleção da válvula.

• Para meios que se solidificam facilmente (como asfalto fundido, parafina): Se a válvula permanecer fechada por muito tempo, o meio pode se solidificar no núcleo da válvula, fazendo com que ela fique presa e não abra. Neste caso, se o sistema permitir, uma válvula de esfera elétrica normalmente aberta deve ser preferida para manter o fluido fluindo por um longo período e evitar a solidificação.
• Para fluidos altamente corrosivos (como ácidos e álcalis fortes): Se a válvula permanecer aberta por um longo período, o anel de vedação pode ser corroído pelo fluido, reduzindo o desempenho da vedação. Se o sistema precisar ser aberto apenas ocasionalmente, um tipo normalmente fechado pode ser escolhido para minimizar o tempo de contato entre o anel de vedação e o fluido corrosivo.

Em conclusão, a seleção de válvulas de esfera elétricas normalmente abertas e normalmente fechadas é uma decisão intimamente relacionada à segurança e eficiência do sistema. Somente combinando plenamente os requisitos de tratamento de falhas do sistema, os hábitos de operação diários e as características do fluido é possível escolher o tipo de válvula mais adequado e garantir a operação estável de todo o sistema.