O que é uma válvula de controle?

As válvulas de controle são dispositivos que desempenham a função de regular o fluxo de um fluido. As válvulas de controle recebem os sinais de comando dos controladores PID em um sistema PLC ou DCS. Os posicionadores da válvula ajustam o fluxo de ar do instrumento para o atuador da válvula de acordo com o sinal recebido dos sistemas PLC ou DCS.

Isso permite o controle do fluxo de fluido através da válvula e o consequente controle das variáveis do processo, como pressão, temperatura e nível.

As válvulas são os principais elementos de controle final.

Noções básicas da válvula de controle

As válvulas de controle são classificadas em vários tipos. De acordo com o movimento da haste, eles podem ser válvulas rotativas ou lineares. Com base na ação, eles podem ser ar para abrir ou ar para fechar. Com base em sua atuação Elétricos, Pneumáticos (pode ser um diafragma ou cilindro), Hidráulico.

Vamos apresentar algumas etapas para realização da manutenção da válvula de controle em bancada ou em processo.

Ferramentas Básicas para Calibração da Válvula

• Calibrador de 4-20 mA ou alimentador de fonte
• Regulador para fornecer sinal de 3-15 PSI
• Regulador para fornecimento de 20 psi
• Medidor de pressão (3-15 PSI de alcance)
• Comunicador HART
• Folha de dados (se aplicável)

Procedimento de Calibração

Inicialmente, uma válvula de controle completamente reparada precisa ser calibrada em três etapas.

A primeira delas é a calibração da válvula sem acessórios. Isso é verificação de seu deslocamento mecânico e acertamento do Obturador na Sede (teste mecânicos).

O próximo passo é com o posicionador (se o conversor I/P estiver montado externamente).

O último passo é um posicionador com um conversor I/P integral (Smart Valve Positioner).

Todas as práticas acima mencionadas diferem ligeiramente de planta de processo para planta de acordo com suas necessidades específicas.

Hoje em dia, o procedimento de calibração de uma válvula de controle com um posicionador inteligente é um método popular usado nas indústrias.

Antes de iniciar o trabalho, obtenha as licenças de trabalho adequadas, Informar aos operadores e engenheiros de processo que a válvula será manutenida. Caso a válvula em questão faça parte de uma malha de controle é recomendado que a malha de controle seja passada no PLC.

Importante : Sempre isolar a válvula de controle do processo e eliminar as energias existentes antes de remover a válvula de controle da linha de processo.

Procedimento passo a passo:

1. Para começar a calibrar uma válvula de controle, é importante determinar sua faixa de operação, ou seja, se é de 3-15 PSI, ou faixa dividida (3-9 PSI ou 9-15 PSI), bem como saber o tipo de ação, se é ar para fechar ou ar para abrir a válvula.

2. Uma vez que a faixa de operação e o tipo de ação da válvula tenham sido determinados, uma simulação de pressão será aplicada para calibrá-la. Não é nada além de um teste de curso para determinar o fechamento completo e completo de uma válvula.

3. Agora, vamos calibrar uma válvula com 3-15 PSI, se for uma ação reversa (ar para abrir), inicialmente a estará na posição de fechada, começará a simular a pressão pouco a pouco e deve começar a abrir aprox. 3 PSI. O indicador de deslocamento da válvula deve estar em 0%.(Muitas vezes esse deslocamento é invisível para isso recomenda-se por o dedo na haste para sentir o início de deslocamento ajustando a mola, em outros casos ajustando a posição da haste)

4. Quando aplicarmos com 3 PSI, a válvula estará em 0%. Em seguida, procedemos à aplicação de 15 PSI, então a válvula deve abrir 100% e a indicação do curso mostra escala completa.

5. Se houver um problema com a calibração de 0% e 100%, prossiga para ajustar a porca de tensão da mola na válvula de controle até atingir o valor desejado.(Cabe a ressalva que algumas das válvula não possuem ajuste na molha, neste caso recomenda-se ajustar a haste o (obturador) a haste do (atuador).

6. A verificação de 0% e 100% é repetida várias vezes necessárias até que a válvula seja calibrada corretamente.

Nota: as etapas acima foram feitas com uma válvula de ação reversa (não fecha ar).

A calibração de uma válvula de ação direta (sem abertura de ar) seria feita ao contrário, ou seja, a 15 PSI a válvula deve ser fechada, enquanto a 3 PSI estaria completamente aberta. As porcentagens de abertura e fechamento também mudam inversamente.

Com a evolução das tecnologias de instrumentação associada a indústria 4.0 o processo de calibração de válvula vem se tornando cada vez mais simples e automático praticamente sem a necessidade de intervenção humana para tal pois os posicionadores inteligentes cada vez mais apresentam maiores controle sobre a posição e as condições operacionais da válvula como um todo. No entanto em meu entendimento por mais que as maquinas  se tornem autônomas, é de extrema importância saber como esse automatismo e esse controle acontece para que possamos intervir em caso de desvio de seu funcionamento

Calibração do Posicionador Pneumático(MANUAL)

O procedimento de calibração abaixo para uma válvula de controle com um posicionador pneumático.

1. Uma vez que a válvula de controle esteja calibrada sem acessórios instalados, faça isso com um deles (posicionador).

2. Para calibrar a válvula automática com um posicionador pneumático, um regulador de ar é instalado no corpo da válvula ou conectado diretamente ao posicionador e um suprimento de ar de 20 PSI. Aplique 3-15 PSI de um regulador fino e envie um sinal de abertura para a válvula.

3. Com um sinal de 3 PSI, a válvula deve estar em 0%. Se não for o caso do parafuso Zero, você ajusta a posição da válvula para que ela seja fechada.

4. Quando o posicionador envia uma saída de 15 PSI para o atuador da válvula, a válvula ajusta sua posição para 100%. Se não for o caso, ajuste o parafuso de extensão para que ele forneça o referido valor de abertura.

5. Quantas vezes forem necessárias, essas etapas serão repetidas até que a válvula mostre as leituras corretas, ou seja, parâmetros de abertura e fechamento.

6. Uma vez que as porcentagens de 0% e 100% tenham sido ajustadas, os valores intermediários serão verificados.

Válvula de Controle com Procedimento de Calibração do Posicionador Inteligente

O procedimento de calibração abaixo para uma válvula de controle com um posicionador inteligente. Também podemos chamar isso de posicionador eletropneumático com uma válvula de controle.

1. No procedimento de calibração de um posicionador pneumático, isso é feito mecanicamente e com ar de controle.

2. No caso de um posicionador eletropneumático, ele funciona com um sinal de corrente de 4 a 20 mA e controla o ar através do atuador da válvula.

3. Para verificar a abertura de 0% da válvula, 4 mA são simulados no posicionador eletrônico, e isso mostrará a posição de 0% da válvula. Se essa porcentagem da abertura não for alcançada, conecte o comunicador HART ao posicionador da válvula e inicie a calibração.

4. Para verificar a abertura de 100%, 20 mA são simulados e isso mostrará a posição de 100% da válvula. Se houver algum problema, conecte o comunicador HART ao posicionador da válvula e inicie a calibração.

5. Em algumas válvulas de controle, você receberá uma tela e botões de controle. Você pode usá-los para verificar o status da posição da válvula e também pode iniciar a calibração. (não há necessidade de um comunicador HART)

6. Uma vez que as porcentagens de 0% e 100% tenham sido calibradas, os valores intermediários também serão verificados, como 8 mA -> 25%, 12 mA -> 50% e 16 mA -> 75%.

Tabela de Porcentagens de Abertura da Válvula de Controle

Ar para abrir: A válvula de controle ar-abre recebe esse nome porque o sinal pneumático é aplicado a válvula seja mantida em uma posição de abertura em seu range. Em algumas literaturas essas válvula são chamadas também de “falha fecha”, porque quando a malha  sai de controle a válvula recebe sinal para ir para condição de fechamento impulsionada através da mola.

Ar para fechar: A válvula de controle ar-fecha recebe esse nome porque o sinal pneumático é aplicado a válvula seja mantida em uma posição de fechamento em seu range. Em algumas literaturas essas válvula são chamadas também de “falha abre”, porque quando a malha  sai de controle a válvula recebe sinal para ir para condição de fechamento impulsionada através da mola.

AFR: significa Regulador de Filtro de Ar. O AFR é usado para ajustar o ar do instrumento necessário para a válvula de controle.