CAPÍTULO 8

CAPÍTULO 8

1. ELEMENTOS FINAIS DE CONTROLE

   • A válvula de controle é o elemento final mais usado nos sistemas de controle industrial. Em sistemas de controle para gases e ar é também usado o “damper”, porém poderemos citar outros elementos, tais como: bombas, resistências elétricas, motores, etc.
     • válvula de controle
       • PARTES PRINCIPAIS DE UMA VÁLVULA DE CONTROLE
         • ATUADOR
           • Constitui-se no elemento responsável em proporcionar a força motriz necessária ao funcionamento da válvula de controle.
             • POSICIONADORES
               • É o dispositivo que trabalha em conjunto com o atuador da válvula de controle para posicionar corretamente o obturador em relação a sede da válvula.
                 • PRINCIPAIS APLICAÇÕES DO POSICIONADOR EM VÁLVULAS
                   • Diminuir o atrito na haste da válvula quando a gaxeta é comprimida com grande pressão , para evitar vazamento do fluido.
                   • Para válvulas de sede simples, recoloca a válvula na abertura correta, quando a pressão exercida no obturador variar.
                   • Modificar o sinal do controlador.
                   • Aumentar a velocidade de resposta da válvula.
                   • Inverter a ação do controlador.
                 • LIMITAÇÕES DO USO DO POSICIONADOR
                   • As aplicações acima são muito usadas, entretanto, em processos rápidos, o uso do posicionador pode ser prejudicial para a qualidade do controle, principalmente no controle de vazão. Quando necessário, podem ser usados boosters para pressão ou volume ao invés do posicionador.
               • POSICIONADOR INTELIGENTE
                 • O posicionador inteligente é um equipamento de última geração microprocessado e totalmente programável.
         • CORPO
           • É a parte da válvula que executa a ação de controle permitindo maior ou menor passagem do fluído no seu interior, conforme a necessidade do processo
             • Principais tipos de válvulas
               • válvulas de deslocamento linear
                 • Define-se por válvula de deslocamento linear, a válvula na qual a peça móvel vedante descreve, um movimento retilíneo, acionada por uma haste deslizante.
                   • Válvulas globo
                     • Válvula de deslocamento linear, corpo de duas vias, com formato globular, de passagem reta, internos de sede simples ou de sede dupla. É a que tem maior uso na indústria e o termo globo é oriundo de sua forma, aproximadamente esférica.
                       • Válvulas Globo Sede Simples
                       • Válvula Globo Sede Dupla
                   • Válvula globo tipo gaiola
                     • Válvula de concepção antiga onde possui seus internos substancialmente diferente da globo convencional.
                       • Válvula Globo Tipo Gaiola Sede Simples
                       • Válvula Globo Tipo Gaiola Balanceada
                   • Válvula de controle tipo diafragma
                     • Este tipo de válvula, cuja configuração é totalmente diferente das outras válvulas de controle, é utilizada no controle de fluídos corrosivos, líquidos altamente viscosos e líquidos com sólidos em suspensão. A válvula de controle tipo diafragma consiste de um corpo em cuja parte central apresenta um encosto sobre o qual um diafragma móvel, preso entre o corpo e o castelo, se desloca para provocar o fechamento.
                   • Válvula de controle tipo guilhotina
                     • Trate-se de uma válvula originalmente projetada para a indústria de papel e celulose, porém, hoje em dia a sua aplicação tem atingindo algumas outras aplicações em indústrias químicas, petroquímicas, açucareiras e abastecimentos de água. Contudo, a sua principal aplicação continua sendo em controle biestável com fluídos pastosos, tais como massa de papel.
               • válvulas de deslocamento rotativo
                 • Nos últimos anos tem-se notado um substancial aumento no uso das válvulas denominadas de rotativas. Basicamente estes tipos de válvulas apresentam vantagens e desvantagens. Nas vantagens podemos considerar baixo peso em relação aos outros tipos de válvula, desenho simples, capacidade relativa maior de fluxo, custo inicial mais baixo, etc.
                   • Válvula de controle tipo borboleta
                     • Válvula de deslocamento rotativo, corpo de duas vias de passagem retas, com internos de sede simples e elemento vedante constituídos por um disco ou lâmina de formato circular acionados por eixo de rotação axial. A válvula borboleta consiste de um corpo cilíndrico com um disco solidário a um eixo instalado perpendicularmente ao eixo do cilindro.
                   • Válvula de controle tipo esfera
                     • Inicialmente a válvula de controle tipo esfera encontrou a sua principal aplicação na indústria de papel e celulose, face às características fibrosas de determinados fluídos nesse tipo de processo industrial. Porém a sua utilização tem apresentado uma crescente introdução em outros tipos de processos, tanto assim que é recomendado para trabalhar com liquidas viscosos, corrosivos e abrasivos além de gases e vapores.
                   • Válvula de controle tipo obturador rotativo
                     • Idealizada originalmente para, basicamente, qualquer aplicação de processo, tem mostrado realmente vantagens em apenas alguns processos industriais, tais como papel e celulose e de forma genérica tratase de uma válvula recomendada para aplicações de utilidades, ou auxiliar.
           • Formado por
             • INTERNOS DAS VÁLVULAS
               • Definição
                 • Normalmente costuma-se definir ou representar os internos da válvula de controle como o coração da mesma .
                   • OBTURADOR
                     • Elemento vedante, com formato de disco, cilíndrico ou com contorno caracterizado, que se move linearmente no interior do corpo obturando o orifício de passagem de modo a formar restrição variável ao fluxo.
                       • Tipos de Obturadores
                         • Obturadores Torneados
                         • Obturadores com entalhes em “ V ”
                         • Obturadores Simples Estriados
                         • Obturadores de Abertura Rápida
                         • Obturadores com Disco
                   • OBTURADORES TIPO GAIOLA
                     • Os obturadores tipo gaiola, teve seu início de utilização por volta de 1940 em aplicações de alta pressão como no caso de produção de óleo e gás, alimentação de água de caldeira, etc
                   • ANEL DE SEDE
                     • Anel circular montado no interior do corpo formando o orifício de passagem do fluxo.
             • CASTELO
               • Definição
                 • O castelo, geralmente uma parte separada do corpo da válvula que pode ser removida para dar acesso as partes internas das válvulas, é definido como sendo “ um conjunto que inclui, a parte através da qual a smar haste do obturador da válvula move-se, em um meio para produzir selagem contra vazamento através da haste “.Ele proporciona também um meio para montagem do atuador.
                   • Principais tipos de Castelo
                     • Normal
                     • Aletado
                     • Alongado
                     • Com foles
                   • CAIXA DE GAXETAS
                     • Construção contida no castelo que engloba os elementos de vedação da passagem do fluído para o exterior através do eixo. A finalidade principal desta parte é impedir que o fluído controlado passe para o exterior da válvula.
                       • Os principais materiais de gaxetas são:
                         • TEFLON
                         • AMIANTO IMPREGNADO
                         • GRAFOIL
             • FLANGES INFERIORES
               • Em geral o castelo é ligado por flanges ao corpo da válvula, podendo, porém ser rosqueadas.
       • CARACTERÍSTICAS DE VAZÃO
         • Característica de vazão inerente
           • A característica de vazão inerente é definida como sendo a relação existente entre a vazão que escoa através da válvula e a variação percentual do curso, quando se mantém constante a pressão diferencial através da válvula.
             • Linear
             • Igual porcentagem (50:1)
             • Parabólica modificada
             • Abertura rápida
         • Característica de vazão instalada
           • Por outro lado, a característica de vazão instalada é definida como sendo a real característica de vazão, sob condições reais de operação, onde a pressão diferencial não é mantida constante
             • A característica de vazão instalada é definida como sendo a real característica de vazão, sob condições reais de operação, onde a pressão diferencial não é mantida constante. De fato a pressão diferencial num determinado sistema de controle de processo, nunca se mantém constante.
         • COEFICIENTE DE VAZÃO
           • O termo CV, por definição , é a quantidade de água a 60 o F medida em galões, que passa por uma determinada restrição em 1 minuto, com uma perda de carga de 1 psi.
         • ESCOLHA
           • A escolha da adequada característica de vazão de uma válvula de controle, em função da sua aplicação em um determinado processo, continua sendo um assunto não somente bastante complexo, como principalmente muito controvertido.
             • Porém salientamos que a seleção da característica de vazão de uma válvula não é um problema apenas relativo à válvula, mas também ao sistema de controle completo e instalação.
       • ALCANCE DE FAIXA DA VÁLVULA
         • O alcance de faixa de uma válvula pode ser definido como sendo a relação entre a máxima e mínima vazão controlável. Ele é obtido dividindo-se o coeficiente de vazão (em porcentagem ) mínimo efetivo ou utilizável pelo coeficiente de vazão (em porcentagem) máximo efetivo ou utilizável.
           • Alcance de faixa inerente
             • É determinado em condições de queda de pressão constante através da válvula
           • alcance de faixa instalado
             • Obtém-se em queda de pressão variável.
   • Definição
     • É um mecanismo que varia a quantidade de energia ou material (agente de controle), em resposta ao sinal enviado pelo controlador, a fim de manter a variável controlada em um valor (ou faixa de valores) pré-determinado.