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Válvulas de controle de processo - fazendo a escolha certa

Válvulas de controle de processo modernas oferecem uma ampla gama de recursos e benefícios para indústrias que exigem controle preciso sobre fluidos, vapor e outros gases. Com tantas válvulas de controle no mercado, é importante estabelecer os recursos que fornecerão o design mais econômico para um aplicativo em particular.

Por Ian Webster, gerente do segmento de processamento higiênico da Bürkert

Ian Webster, gerente de segmento de processamento higiênico da Bürkert

Por Ian Webster, gerente do segmento de processamento higiênico da Bürkertâ € <â € <

Ian Webster, gerente de segmento de processamento higiênico da Bürkert, analisa alguns dos diferenciais básicos, bem como alguns desenvolvimentos recentes de design.

As válvulas de controle são usadas para gerenciar a taxa de fluxo de um líquido ou um gás e, por sua vez, controlam a temperatura, a pressão ou o nível do líquido dentro de um processo.

Como tal, as válvulas de controle são definidas pela maneira como elas operam para controlar o fluxo e incluem válvulas globo, sede angular, diafragma, quarto de volta, faca e válvulas de agulha, para citar apenas algumas.

Na maioria dos casos, os corpos das válvulas são feitos de metal; quer latão, aço forjado ou em aplicações higiênicas de aço inoxidável 316.

Estabelecendo os parâmetros

Os atuadores usam um sistema de bordo que mede a posição da válvula com diferentes graus de precisão, dependendo da aplicação. Um codificador digital sem contato pode colocar a válvula em qualquer uma de mil posições, tornando-a muito precisa, enquanto medições mais rudimentares podem ser aplicadas a projetos menos sensíveis.

Uma das principais áreas de debate ao especificar as válvulas de controle é determinar o tamanho da válvula necessária.

Muitas vezes, os engenheiros de processo conhecem o diâmetro do tubo que é usado em uma aplicação e é tentador considerá-lo como a característica definidora da válvula de controle. De maior importância são as condições de fluxo dentro do sistema, uma vez que estas ditarão o tamanho do orifício dentro da válvula de controle.

A pressão em ambos os lados da válvula e a vazão esperada são informações essenciais ao decidir sobre o projeto da válvula.

Válvulas de controle de processo

Melhorando a eficiência

Dentro do corpo da válvula, o projeto do atuador é predominantemente um projeto de pistão ou diafragma. O design do pistão normalmente oferece uma válvula menor e mais compacta, que também é mais leve e mais fácil de manusear do que os modelos de diafragma.

Atuadores são geralmente feitos de aço inoxidável ou polifenolsulpide (PPS), que é um plástico quimicamente resistente. O atuador é encimado pela cabeça de controle ou pelo posicionador.

Posicionadores operados pneumaticamente, mais antigos, tinham um arranjo de flapper / bocal e operavam em 3-15 psi, portanto, independentemente do estado da válvula, aberto ou em algum ponto intermediário, o sistema estava sempre expelindo ar comprimido para a atmosfera.

O ar comprimido é uma commodity dispendiosa, que requer uma energia considerável para gerar e, quando uma linha de manufatura está equipada com várias válvulas de controle de processo, todas com vazão para a atmosfera, isso pode significar um considerável desperdício de energia.

É importante, então, estabelecer não apenas o projeto de válvula mais apropriado, mas também uma solução econômica que leve em conta os custos anuais de operação.

Válvulas eletropneumáticas modernas e digitais que usam válvulas micro solenóides para controlar o ar dentro e fora do atuador introduziram melhorias significativas para os operadores. Este projeto significa que, enquanto a válvula está totalmente aberta, totalmente fechada ou em um estado estacionário, ela não está consumindo nenhum ar. Isso e muitas outras melhorias de engenharia fizeram avanços substanciais em economia e precisão.

Válvulas de controle de processo

Projetos flexíveis

Os assentos de válvula podem ser intercambiáveis dentro de um corpo de válvula padrão, o que permite que a válvula encaixe a tubulação existente e a sede da válvula ao tamanho da aplicação com mais precisão. Em alguns casos, isso pode ser conseguido após a instalação da válvula, o que permitiria acomodar uma mudança de processo sem substituir o conjunto completo da válvula.

A seleção dos materiais de vedação mais apropriados também é um passo importante para garantir uma operação confiável; Os processos de vapor normalmente usariam vedações metal-metal, enquanto um processo que incluísse um estágio de esterilização poderia exigir vedações quimicamente resistentes.

Tendo instalado uma nova válvula, configurá-la agora é comparativamente fácil e muito menos demorado. Os procedimentos de calibração incorporados executam os procedimentos de configuração inicial automaticamente, medindo o ar necessário para abrir e fechar a válvula, a resistência dos selos do pistão na haste da válvula e o tempo de resposta da própria válvula. Depois de concluída, a válvula está pronta para operação normal.

Válvulas de controle de processo

Melhorando a segurança

As válvulas de controle devem ser especificadas para que operem na faixa 40-85%, portanto, se a válvula for comandada para uma configuração 10%, ela poderá detectar que algo deu errado com o sistema de controle e o melhor curso de ação é fechar a válvula completamente.

Se a válvula for comandada para uma posição de 10% ou menor, isso pode causar velocidades muito altas de fluido ou gás, que têm efeitos prejudiciais no sistema e causam ruído e danos consideráveis na própria válvula.

A funcionalidade de controle moderna pode oferecer uma solução que atua como um dispositivo de segurança para evitar danos à tubulação e aos componentes do processo. Através da construção em um mecanismo de segurança contra falhas, qualquer configuração de posição da válvula abaixo de um limite predefinido resultará no fechamento completo da válvula, evitando danos ao sistema ao redor.

As entradas de controle também podem incluir circuitos de segurança para garantir condições operacionais seguras dentro do equipamento do processo. Por exemplo, se um painel de acesso em uma embarcação contendo vapor for aberto, um interruptor de intertravamento abrirá e a válvula que controla o suprimento de vapor para a embarcação poderá ser fechada automaticamente, ajudando a mitigar quaisquer riscos.

Válvulas de controle de processo

Melhorando a confiabilidade

Muitos ambientes de controle de processo oferecem condições menos que ideais para confiabilidade a longo prazo. Ambientes carregados de umidade, produtos químicos corrosivos e lavagens regulares têm a capacidade de encurtar a vida útil de uma válvula de controle de processo. Uma das possíveis fraquezas do atuador é a câmara de mola, onde o ar atmosférico é aspirado em cada vez que a válvula opera.

Uma solução é usar ar de instrumento limpo para reabastecer a câmara de molas, impedindo a entrada de qualquer contaminação. Isso oferece uma defesa contra a entrada de contaminantes transportados pelo ar, desviando uma pequena quantidade de ar de controle limpo para a cabeça de controle, mantendo uma leve pressão positiva, conseguindo assim uma solução simples e inovadora. Isso evita a corrosão dos elementos internos e pode melhorar significativamente a confiabilidade e a longevidade em determinadas condições operacionais.

Em última análise, a escolha da válvula de controle de processo mais adequada pode ser uma tarefa complexa que geralmente é melhor obtida com a ajuda de conhecimento especializado. Trabalhar diretamente com fabricantes ou distribuidores capacitados permite que os sistemas de controle de processo sejam otimizados para confiabilidade a longo prazo, bem como precisão e eficiência.

Informador de Indústria de Processos

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