O que é um posicionador

Posicionador é um dispositivo que opera em conjunto com o atuador da válvula de controle para posicionar corretamente o obturador em relação à sede da válvula. Na maioria dos casos, o posicionador é montado sobre um atuador pneumático e sua função fundamental é fornecer ar pressurizado ao atuador da válvula, de modo que a posição da haste ou eixo da válvula corresponda exatamente ao ponto de ajuste do sistema de controle. O posicionador compara o sinal emitido pelo controlador com a posição da haste da válvula e, então, envia ao atuador a pressão de ar necessária para ajustar o obturador na posição desejada de abertura ou fechamento.

Os posicionadores de válvula podem ser lineares ou rotativos. Geralmente são montados na carcaça superior de um atuador para válvulas de controle linear ou perto da extremidade do eixo para válvulas de controle rotativas. Para qualquer configuração, o posicionador é conectado mecanicamente à haste da válvula ou ao eixo da válvula. Isso permite que a posição da válvula seja comparada com a posição solicitada pelo controlador. Quando um sinal de controle difere da posição do atuador da válvula, o posicionador de válvula envia a realimentação necessária para o ajuste, movendo o atuador até que a posição correta seja alcançada.

Tipos de posicionadores

Existem alguns tipos diferentes de posicionadores de válvula disponíveis. Dependendo do tipo de posicionador, ele usa ar ou eletricidade para mover o atuador. Listamos abaixo algumas das opções mais conhecidas.

Os posicionadores pneumáticos recebem sinais pneumáticos (geralmente 3 – 15 psig). O mecanismo fornece ao atuador da válvula a pressão de ar correta para mover a válvula para a posição desejada. Eles são intrinsecamente seguros e podem fornecer uma grande quantidade de força para fechar uma válvula.

Posicionadores de válvula elétrica recebem sinais elétricos (geralmente 4 – 20 mA). Eles executam a mesma função que os posicionadores pneumáticos, mas usam a eletricidade em vez da pressão do ar como um sinal de entrada. Existem três tipos de atuação elétrica: corrente alternada monofásica e trifásica (CA) e tensão de corrente contínua (CC).

Os posicionadores de válvula eletropneumáticos convertem os sinais de controle de corrente em sinais pneumáticos equivalentes. Ele usa uma mistura de eletricidade e ar, como está implícito no nome.

Dispositivos de posicionamento digital ou “inteligente” usam um microprocessador para posicionar o atuador da válvula enquanto monitoram e registram os dados. Eles funcionam de maneira muito similar a um posicionador do tipo analógico, exceto que a conversão do sinal eletrônico é digital e não analógica. Os posicionadores inteligentes são muito precisos, usam menos ar que os posicionadores analógicos e permitem diagnósticos digitais on-line.

Vantagens no uso do posicionador

Abaixo listamos alguns dos benefícios trazidos pelo uso do posicionador:

• Eleva a confiança nas manutenções preventivas;
• O melhor posicionamento e controle dinâmico da válvula aumenta o rendimento do processo;
• Reduz as variações no processo;
• Calibração, configuração e gerenciamento do posicionador dentro da sala de controle;
• Posicionamento e resposta da válvula melhorados;
• Melhor controle e precisão na regulagem do fluxo dentro do processo;
• Aumento na velocidade de resposta a mudanças no processo, permitindo carregamento e ventilação mais rápidos;
• Permite a subdivisão (um controlador para duas válvulas);
• Supera a fricção de assentos em válvulas rotativas;
• Permite o aumento do uso de sinal eletrônico de 4 – 20mA;
• Minimiza os efeitos de fricção da vedação da haste da válvula e a histerese resultante. Isto é particularmente importante para materiais de embalagem de alta temperatura, como grafite;
• Compensa os desequilíbrios de força internos causados por queda de pressão;
• Permite o uso de cames característicos em válvulas rotativas.

Vantagens no uso do posicionador dentro de sistemas de troca de calor

Posicionadores melhoram o desempenho das válvulas de controle ao regular de perto a pressão e temperatura de ambos os meios, aquecimento e resfriamento. Dentro de sistemas de troca de calor, o uso de uma válvula de controle automatizada pode ajudar a garantir a transferência eficiente de calor.

Desde o século XVIII, a haste ascendente da válvula de controle do tipo de modulação linear tem sido utilizada dentro dos processos para controlar, com precisão, a quantidade de fluxo e pressão dos fluidos. Uma vez que os projetos confiáveis ​​do atuador e o controlador automático foram introduzidos, válvulas acionadas pneumaticamente ou eletricamente através de um sinal remoto ganharam popularidade. A movimentação automática da posição de uma válvula aumentou a precisão do sistema, o que influenciou significativamente a qualidade do produto e reduziu o desperdício associado aos processos de fabricação. Quando sensores específicos de feedback foram adicionados, a precisão do sistema foi novamente aumentada. O circuito de controle estava agora fechado entre o controlador, o sensor e a válvula automática.

Embora o desempenho tenha sido aprimorado dessa forma, os projetos de válvulas de controle e atuadores ainda determinaram que a precisão total do sistema e as mudanças no projeto do atuador não alteraram significativamente sua precisão de controle. A adição de posicionadores de válvula alterou radicalmente a maneira como as válvulas de controle atuadas respondem dentro de uma malha de controle do processo. Ao adicionar um posicionador pneumático ou eletropneumático à válvula, tanto atuadores de ação simples como de dupla ação podem ser precisamente posicionados e controlados. A válvula pode tornar-se parte integrante de um sistema controlado digitalmente, que retransmite a integridade da válvula e as informações de diagnóstico para garantir que o loop mantenha o ponto de ajuste dentro de uma precisão desejada. Detalhamos abaixo muitas das vantagens de instalar e aplicar um posicionador a um pacote de válvula de controle básico, acionado pneumaticamente.

Válvula de Controle – Explicação básica

A operação de uma válvula de controle envolve posicionar seu plugue em relação ao assento estacionário dentro da válvula. Um atuador é diretamente acoplado ao obturador da válvula através da haste e ele move o obturador da válvula para a posição de controle desejada. Um atuador pneumático ou elétrico é normalmente usado para controlar a posição do plugue. Válvulas de controle acionadas pneumaticamente podem ser de ar para abrir ou de ar para fechar. Válvulas de ar para abrir são normalmente mantidas fechadas por uma mola e requerem uma pressão de ar para abrir. As válvulas de ar para fechar são normalmente mantidas abertas por uma mola e requerem pressão de ar para fechá-las. O projeto mecânico da combinação de válvula e atuador determina de qual maneira o atuador funciona, mas a condição à prova de falha desejada determina qual tipo é aplicado (no caso de falha de ar no instrumento da planta).

Um computador, controlador, PLC, termostato ou outro dispositivo de controle elétrico envia um sinal analógico diretamente para um atuador elétrico ou através de um conversor de corrente/tensão para pneumático ou de um posicionador eletropneumático para um atuador pneumático. O sinal é baseado no ponto de ajuste do sistema desejado e modula a válvula linearmente mais aberta ou mais fechada. Ao automatizar as válvulas desta maneira, elas podem ser usadas para controlar direta ou indiretamente as temperaturas, pressões e fluxos dentro de um sistema de circuito aberto ou fechado.

Os trocadores de calor são um tipo comum de aplicação de controle de malha fechada, em que as válvulas de controle acionadas pneumaticamente e eletricamente podem ser usadas para regular água, vapor e condensado.

Para que uma válvula acionada pneumaticamente interaja com um sinal de controle elétrico gerado por um dispositivo de controle, existem três métodos para controlar a posição da válvula: um conversor de corrente/tensão para pneumático (I/P ou E/P), uma combinação de conversor e posicionador pneumático ou o posicionador de válvula eletropneumático. A escolha de um posicionador de válvula para controle oferece várias vantagens sobre o uso de apenas um conversor.

Posicionador de Válvula

Como o design moderno do sistema de troca de calor exige maior eficiência, também existe a necessidade de melhorar o desempenho da válvula de controle. A modulação e o controle precisos das válvulas que oferecem resposta rápida e precisões dentro de 2% do ponto de ajuste resultam em menos desperdício de vapor, condensação e remoção. Algumas das vantagens de usar posicionadores de válvula incluem:

• Velocidade de resposta mais rápida;

• Um trocador de calor pode não responder com rapidez suficiente às mudanças de temperatura causadas por alterações de carga do processo no sistema de vapor pode ser resultado de algo tão simples quanto uma válvula de água quente ou de vapor incorreta ou um atuador de válvula sendo usado. Às vezes, a mudança de uma válvula acionada eletricamente para uma acionada pneumaticamente que utiliza um posicionador pode fazer a diferença, desde que o trocador de calor ainda possa atender aos requisitos de capacidade da instalação;

• Controle de pressões diferenciais mais altas ou variáveis ​através da válvula.

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