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Válvula de controle para vapor e fluidos industriais: nosso assunto da aula de hoje.
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Na aula de hoje falaremos sobre a teoria por trás das válvulas e sistemas de controle para sistemas de vapor.
Também de outros fluidos industriais.
Considerando que podemos controlar através destes métodos variáveis.
Como pressão, temperatura, nível, densidade e outras.
Válvulas e Atuadores
O tipo do atuador será determinado pelo acionamento:
ação direta, elétrico, pneumático ou eletropneumático, e os graus de flexibilidade.
Determina-se as válvulas de acordo com o fluido de controle.
Por exemplo, se usamos em aplicações para vapor estamos restritos às válvulas de duas vias.
Se usamos em líquido temos então a opção de válvulas de duas ou três vias.
Assim, se a válvula de 3 vias for para, mistura ou desvio.
Isto é, determinado pela aplicação.
Se existe alteração na pressão utilizando-se uma válvula de 2 vias.
Em contrapartida, temos o menor custo de instalação quando comparadas com as válvulas de 3 vias.
A escolha de uma válvula de duas vias pode ser feita quando o sistema tem variações de pressão.
Então devido a variações na velocidade de bombeamento de acordo com a demanda do sistema.
Nas válvulas de três vias temos o fator de autoridade do sistema.
De acordo com a variação de pressão pode tornar inviável para o processo.
Quando selecionamos uma válvula, todos os fatores são analisados:
- material
- limites de pressão de corpo
- classe de vedação
- diâmetro correto
- conexões requeridas
Temos também que assegurar que a seleção, válvula e atuador, combinem.
Assim podem operar no range de pressão diferencial e variação de vazão requeridos pelo processo.
Válvula de controle: controladores
Dessa forma a aplicação pode necessitar apenas de um controle On/Off.
Isto é, não teríamos que utilizar um controlador.
O atuador pode ser então operado através de um dispositivo.
Assim como um termostato.
Onde há uma aplicação que exige: versatilidade, habilidade de multifunção, precisão de controle, controle de tempo, multi loop, multi output/input e ação de controle P, P + I, ou P + I + D, é necessário um controlador eletrônico.
Revisitando conceitos de aplicação:
Controle On/Off: capacidade de demanda é grande e a de alimentação é relativamente pequena.
Um controle Proporcional: aplicável onde a capacidade de demanda não é grande e a de alimentação é de média à pequena.
Controle Proporcional + Controle Integral: capacidade de demanda é pequena e a alimentação é relativamente grande.
Um controle Proporcional + Integral + Derivativo: aplicável onde a capacidade de demanda é pequena. A capacidade de alimentação é grande. Com mudanças de carga relativamente rápidas.
É importante lembrarmos que:
Controle Proporcional (P) refere-se a uma saída diretamente ligada a um desvio de sinal.
Ação Integral (Ι) ajusta a saída de controle em uma porção tal que, elimina o desvio em relação ao valor desejado. Esta reação é não-linear.
Ação Derivativa (D) ajusta a saída de controle à razão da taxa de mudança do desvio. Novamente, esta é uma reação não-linear.
Válvula de controle
Explicamos sobre isso e muito mais em nossos Cursos Vaportec.
Todos os fabricantes de equipamentos de controle automático fornecem instruções.
Elas são detalhadas para o correto procedimento de instalação de seus equipamentos.
Além disso, também existem manuais.
Servem para orientar como instalar e dar partida no sistema.
Assim como algumas rotinas de manutenção.
Em muitos casos, o fabricante irá oferecer um serviço de comissionamento em campo.
Então, pode ter algum custo.
Ou então pode ter um contrato de manutenção pós-vendas.
O que veremos nessa seção são os principais pontos a considerar.
Dessa forma, as tubulações a montante e a jusante da válvula de controle devem estar limpas e desobstruídas.
Assim, a operação correta de uma válvula de controle se prejudica.
Principalmente se estiver sujeito a tensões de distorção na tubulação.
É importante assegurar que todas as articulações de flange se ancorem ao piperack adequadamente.
Então, deve-se instalar a válvula de controle sempre na horizontal.
Deve-se submeter os sistemas de piperack a pressões de teste.
Principalmente antes de serem colocados em uso.
Este teste pode ser acima das condições normais de funcionamento.
Assegure que as válvulas de controle e seus internos são projetados para resistir aos testes com altas pressões.
Caso contrário, remova a válvula da linha na hora do teste, substituindo-a então por um outro equipamento.
Válvula de controle é um instrumento que pode ser danificado com sujeira, abrasivo ou materiais obstrutivos.
Portanto é essencial a instalação de um filtro a montante da válvula de controle para evitar que isso aconteça.
As válvulas, também, devem ser acessíveis para manutenção rotineira, substituição de internos, ajustes e outros.
Para facilitar este tipo de trabalho, deve-se instalar válvulas de isolamento antes e após a válvula de controle.
Se um processo não pode ser interrompido por funcionamento 24 horas, então a manutenção da válvula se faz na linha, utilizando o by-pass.
A válvula de controle usada na linha de by-pass deve ser então de boa qualidade.
Pois qualquer vazamento durante a operação normal, pode prejudicar a ação do sistema de controle.
Lembre-se que a válvula deve ser colocada na direção correta de fluxo.
A seta de fluxo é sempre gravada no corpo da válvula de controle.
Em linhas de vapor, é importante instalar um separador de umidade com um ponto de drenagem antes da válvula.
Isto prevenirá o arraste de condensado pela válvula de controle, caso contrário prejudicaria muito sua vida útil.
Este ponto de dreno também é importante.
Pois se a válvula de controle permanecer fechada por muito tempo, provavelmente teremos o acúmulo de condensado.
Provavelmente quando a válvula voltar a abrir teremos a ocorrência de “golpe de aríete”.
Estação Redutora de Pressão
Antes de instalar uma válvula, confira se o dimensionamento, a pressão, a vazão, os materiais e as conexões, são satisfatórios para as condições de operação da válvula/processo.
Atuadores/Sensores
Novamente, deve-se usar instruções dos fabricantes.
Geralmente montamos os atuadores verticalmente sobre a válvula de controle.
Embora podemos recomendar arranjos diferentes.
Por exemplo, se um atuador elétrico é montado a uma válvula que controla um fluido de alta temperatura, como vapor.
De modo geral, os atuadores não devem ser instalados em locais onde haja calor excessivo, umidade alta ou agentes corrosivos.
Pois é provável que estes causem danos prematuros em seus componentes eletro/eletrônicos ou diafragmas.
Além disso, fabricantes fornecerão as condições máximas desses ambientes.
Com alguns atuadores elétricos, é provável que aconteça condensação dentro do atuador.
Dessa forma adicionamos um anti-condensador.
Os atuadores, posicionadores, e outros, normalmente devem acompanhar um documento que taxa a classificação do “Código Elétrico Nacional de Graus de Proteção”.
Isto especificará o grau de proteção da caixa para a entrada de pó e água.
Então não se deve usar nenhum atuador elétrico fora do grau de proteção.
Deve-se tomar cuidado para assegurar que os sensores estão completamente e corretamente submergidos.
Levando em consideração a função deles efetivamente.
O uso de poços separados permitirá então inspeção ou substituição.
Sem a necessidade de perdas no processo (paralisação).
Potência e sinais de linha
Em um sistema pneumático, ar comprimido e sinais de linhas pneumáticas devem estar secos, livre de óleo, sujeira e vazamento.
O controlador pneumático deve estar localizado perto da válvula e do atuador minimizando qualquer atraso devido a capacidade e a resistência do comprimento das linhas de ar.
Atualmente, deve-se fornecer válvula, atuador, posicionador ou conversor pré-ajustados.
Caso seja necessário montar o atuador na válvula e o posicionador (para um controle pneumático), o fabricante terá que fornecer os manuais de instalação e ajuste.
Lembramos que a correta montagem garante a abertura exata da válvula.
Finalmente chegamos no assunto de instalação elétrica para controle elétrico/eletrônico e eletro/pneumáticos. Infelizmente, a maioria dos problemas estão localizados na incorreta instalação elétrica.
Por exemplo, um problema óbvio muito encontrado, onde conectamos uma tensão de 110V em um motor de 24V, resultará em dano.
Deve-se cuidar com o sistema de instalação elétrica.
Verificar sempre as instruções dos fabricantes e também se o local de instalação está sujeito a qualquer regulamento local.
Encontramos ruídos ou interferências em sistemas elétricos frequentemente e resultam em problemas de operação em sistemas de controle, e são difíceis de diagnosticar.
O uso de um cabo blindado de conduite separado pode ser necessário.
O assunto de proteção de cabo está além do âmbito deste manual de treinamento e não será coberto.
Dessa forma concluímos esta aula teórica acerca da válvulas de controle e sistemas de controle e automação para vapor e fluidos industriais.
Lembrando que já falamos sobre dimensionamento.
Falaremos de forma prática sobre as válvulas em si e também dicas de como instalar e sobre a manutenção das mesmas.
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