1) O documento descreve válvulas de controle e seus atuadores, definindo válvulas de controle como válvulas equipadas com instrumentos responsáveis pelo acionamento à distância. 2) Os principais tipos de atuadores são pneumáticos, hidráulicos e elétricos, com atuadores pneumáticos normalmente possuindo retorno por mola. 3) A "ação" de um atuador se refere à sua resposta em caso de falta de energia, definindo se a válvula deve fechar, abrir ou outra posição.
Entre os elementos finais de controle, o mais utilizado é a válvula de controle. O funcionamento desse tipo de válvula consiste na abertura ou restrição da passagem por onde escoa o fluido de processo, em resposta à um comando recebido em forma de um sinal padrão pré-definido, o qual pode ser elétrico, hidráulico ou pneumático.
Após certo tempo em operação, esses equipamentos começam a apresentar falhas na sua operação, como o aumento na quantidade de vazamentos. Esse erro é decorrente do desgaste natural, que ocorre nas partes internas (TRIM) das válvulas de controle. Acarretando, assim, falhas na resposta do equipamento, comprometendo a confiabilidade de seu funcionamento.
Para evitar que os desgastes da válvula comprometam o processo em que ela está operando, duas medidas se tornam necessárias: a manutenção, que consiste na troca e no reparo das peças que apresentam problema; e a calibração, que consiste no ajuste dos parâmetros de operação, tornando a ação da válvula proporcional ao sinal padrão emitido pelo controlador, melhorando, assim, seus resultados.
Entre os elementos finais de controle, o mais utilizado é a válvula de controle. O funcionamento desse tipo de válvula consiste na abertura ou restrição da passagem por onde escoa o fluido de processo, em resposta à um comando recebido em forma de um sinal padrão pré-definido, o qual pode ser elétrico, hidráulico ou pneumático.
Após certo tempo em operação, esses equipamentos começam a apresentar falhas na sua operação, como o aumento na quantidade de vazamentos. Esse erro é decorrente do desgaste natural, que ocorre nas partes internas (TRIM) das válvulas de controle. Acarretando, assim, falhas na resposta do equipamento, comprometendo a confiabilidade de seu funcionamento.
Para evitar que os desgastes da válvula comprometam o processo em que ela está operando, duas medidas se tornam necessárias: a manutenção, que consiste na troca e no reparo das peças que apresentam problema; e a calibração, que consiste no ajuste dos parâmetros de operação, tornando a ação da válvula proporcional ao sinal padrão emitido pelo controlador, melhorando, assim, seus resultados.
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4. • Válvulas de Controle
Definição e Caraterísticas Gerais:
São válvulas usadas em combinação com instrumentos automáticos
e comandadas à distância por esses instrumentos, com a finalidade
de comandar a vazão ou a pressão de um fluido.
A válvula tem sempre um atuador que faz movimentar o conjunto
interno de fechamento (haste/obturador).
A válvula em si é quase sempre semelhante à uma válvula globo.
Possuem construção de modo à reduzir os esforços necessários
para a operação.
6. • Válvulas de Controle
Principais Funções:
• 1. Conter o fluido do processo, suportando todos os rigores das
condições de operação. Como o fluido do processo passa dentro da
válvula, ela deve ter características mecânicas e químicas para
resistir à pressão, temperatura, corrosão, erosão, sujeira e
contaminantes do fluido.
• 2. Responder ao sinal de atuação do controlador. O sinal padrão é
aplicado ao atuador da válvula, que o converte em uma força, que
movimenta a haste, em cuja extremidade inferior está o obturador,
que varia a área de passagem do fluido pela válvula.
7. • Válvulas de Controle
Principais Funções:
• 3. Variar a área de passagem do fluido manipulado. A válvula
de controle manipula a vazão do meio de controle, pela
alteração de sua abertura.
• 4. Absorver a queda variável da pressão da linha. Em todo o
processo, a válvula é o único equipamento que pode fornecer
ou absorver queda de pressão controlável.
8. • Válvulas de Controle
Principais Funções:
• Depois de instalada na tubulação e para poder desempenhar
todas as funções requeridas a válvula de controle deve ter
corpo, atuador e castelo.
• Adicionalmente, ela pode ter acessórios opcionais que
facilitam e otimizam o seu desempenho, como posicionador,
booster, chaves, volantes, transdutores corrente elétrica para
ar pneumático e relé de inversão.
10. • Atuadores
Definição e Caraterísticas Gerais:
São os instrumentos responsáveis por atuar as válvulas,
abrindo, fechando ou regulando as mesmas na linha.
As operações dos atuadores podem ser manual ou
automática, dependendo do tipo da válvula, localização no
processo, função no sistema, tamanho, frequência de
operação e grau de controle desejado.
11. • Atuadores
Definição e Caraterísticas Gerais:
Frequentemente, é necessário ou desejável operar
automaticamente a válvula, de modo contínuo ou
através de on-off (liga-desliga).
12. Atuadores
•
•
•
•
•
Controle ON-OFF ou de histerese:
É a forma de controlador mais simples que existe e consiste em um
circuito comparador que compara o sinal de entrada com dois sinais de
referência, chamados de limite inferior e superior.
Quando o sinal de entrada fica menor que o limite inferior, a saída do
controlador é ativada e o atuador é acionado com sua potência máxima.
Quando o sinal de entrada fica maior que o limite superior, a saída é
desligada e o atuador desligado.
A diferença entre o limite superior e o inferior é chamada de histerese.
Normalmente, a histerese é ajustável de forma tal que o set-point fique
entre o limite inferior e o superior. Desta forma o sistema controla fica
oscilando de um valor máximo à um mínimo e não atinge nenhum valor
específico.
13. • Atuadores
Definição e Caraterísticas Gerais:
Escolha da Ação
• A primeira questão que o projetista deve responder, quando
escolhendo uma válvula de controle, é "o que a válvula deve
fazer quando faltar o suprimento da alimentação?" A questão
esta relacionada com a "posição de falha" da válvula.
• A segurança do processo determina o tipo de ação da válvula
falha-fechada (FC – fail close), falha-aberta (FC - fail open),
falha indeterminada (FI - fail indetermined), falha últimaposição (FL - fail last position).
14. Atuadores
Acessórios:
• Volante: O volante manual é usado para o fechamento
manual da válvula no local, em substituição ao fechamento
automático ou manual, feito através do atuador pneumático,
em casos de emergência, durante a partida ou na falta de ar.
Eles não são muito frequentes e só se justifica sua aplicação
em serviços críticos ou quando não há válvulas de bloqueio
ou de bypass.
15. Atuadores
Acessórios:
• Posicionador: O objetivo do posicionador é o de comparar o
sinal da saída do controlador com a posição da haste da
válvula. Se a haste não esta onde o controlador quer que ela
esteja, o posicionador soma ou subtrai ar do atuador da
válvula, até se obter a posição correta. Há um elo mecânico
através do qual o posicionador sente a posição da válvula e
monitora o sinal que vai para o atuador. O posicionador pode
ser considerado um controlador proporcional puro.
16. Parte 3/7: Válvulas de Controle
Atuadores
Acessórios:
• Booster: O booster, também chamado relé de ar ou
amplificador pneumático, tem a função aproximada do
posicionador. A aplicação típica do booster é para substituir o
posicionador, quando ele não é recomendado, como em
malhas de controle de vazão de líquido ou de pressão de
líquido.
17. Resumindo:
1) O que são válvulas de controle?
São válvulas equipadas com instrumentos responsáveis pelo acionamento
da mesma, principalmente à distância.
2) Quais os tipos de atuadores mais utilizados?
Pneumáticos, Hidráulicos e Elétricos.
3) Qual atuador normalmente possui “retorno por mola”?
Atuador Pneumático
4) O que é “ação” (modo falha) de um atuador?
É a resposta que o atuador deve dar em caso falte o suprimento da
alimentação (falta de energia, ar, etc), devendo o atuador comandar a
válvula para fechar, abrir, etc.
5) O que é histerese num sistema on-off?
É a diferença entre o limite superior e inferior do sinal de entrada
controlado por esse sistema.
18. Resumindo:
7) Qual documento relacionado ao atuador deverá ser levado em conta
durante uma inspeção?
Folha de dados (FD)
8) O “modo falha” de um atuador pneumático foi definido na FD como
“falha-fecha”. Durante teste funcional do atuador pneumático o testador
retirou o suprimento de ar e a válvula se fechou. Qual laudo o inspetor deve
informar em seu relatório?
Aprovado conforme folha de dados.