Manutenção em válvula de controle!

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Manutenção em válvula de controle!

Você trabalha com manutenção de válvula de controle? Eu trabalhei durante algum tempo com válvulas de controle e aprendi muito sobre calibração e diagnóstico.

Sempre digo que válvulas e analítica são áreas completamente específicas na área de automação industrial. Na verdade, temos diversas áreas na automação industrial e não tem como nos tornarmos especialistas em todas estas áreas.

O ideal é buscar sua área de interesse e tornar-se um  verdadeiro especialistanesta área.



Minha experiência com válvula de controle foi muito boa, pois não tive uma boa base do assunto e a prática, como sempre, ajuda muito.

Se você está pensando que trabalhar com válvula de controle deve ser um trabalho duro, você está certo meu amigo! 😉 No entanto, você pode gostar dessa vida ou com tempo (e experiência) você pode trabalhar apenas realizando a calibração e diagnósticos de válvulas.

Vou falar um pouco sobre conceitos básicos de válvula de controle e um pouco sobre diagnósticos. Fica comigo até o final? Vamos nessa!

Conteúdo do Artigo

O que é uma válvula de controle?

Todos nós, mesmo sem saber, acabamos utilizando uma ou duas válvulas em nosso dia a dia ao longo da vida. Por exemplo: torneiras de pia, torneiras de chuveiro e, assim por diante,  são todas as válvulas que usamos em nossa rotina diária.

Eu sei que algumas são acionadas automaticamente, mas a maioria ainda não é. De qualquer forma, essas não são as válvulas de controle que falaremos no artigo, mas inclui o exemplo para detalhar o nosso tema!

Em plantas industriais, as válvulas executam a mesma função que as torneiras de chuveiro e pia, responsáveis por controlar a quantidade de vazão nos processos. No entanto, as válvulas precisam de mais precisão.

Por isso, deixamos um sistema de controle operá-las ao invés de fazê-lo por conta própria.

Componentes da válvula de controle

As válvulas de controle possuem quatro partes principais: o corpo, castelo, atuador e o posicionador. O posicionador recebe os comandos do sistema de controle e move o atuador de acordo, fazendo a válvula abrir ou fechar e o castelo faz a conexão entre o atuador e o corpo da válvula de controle.

Existem diversos tipos de válvula como: esfera, borboleta, obturador excêntrico, agulha, diafragma, entre outros. Cada tipo tem seu próprio sistema mecânico para controlar a vazão.

Essas variações podem ter uma grande influência em um processo, mas detalhar cada tipo renderia conteúdo para outro artigo. Sendo assim, vamos guardar este tema para as próximas publicações e até lá, você já estará expert no assunto.

E então, vamos dar uma olhada no segundo elemento de uma válvula de controle?

O atuador

O atuador abre ou fecha sua válvula de acordo com a mudança desejada na vazão de processo. Você pode ter atuadores lineares ou rotativos, dependendo do tipo de corpo da sua válvula.

Por exemplo, uma válvula borboleta requer um atuador rotativo, já uma válvula globo pode trabalhar com um atuador linear.

Além disso, existem 3 tipos diferentes de atuadores que podem ser utilizados: pneumático, hidráulico e elétrico. Os atuadores pneumáticos convertem a pressão do ar em um movimento linear ou rotativo.

Os hidráulicos fazem o mesmo com líquidos, ao invés de utilizar o ar. Já os atuadores elétricos usam motores para converter energia elétrica em torque mecânico.

Todos esses sistemas funcionam em ações diretas ou reversas. Em uma ação direta, a pressão empurrará o atuador para baixo a haste da válvula, e a mola o empurra de volta para cima. Para ações reversas, a pressão de entrada empurra a haste da válvula para cima e a mola a empurra para baixo. 

Alguns atuadores, como os de pistão, podem ser encontrados em versões lineares ou rotativas. Como você pode ver, existem muitas variações, mas todas elas fazem a mesma coisa. No final, o objetivo sempre será mover a válvula para aumentar ou diminuir a vazão do produto. 

O posicionador

O posicionador recebe sinais do controlador e ajusta o atuador na posição desejada. Hoje você verá muitos posicionadores inteligentes, mas ainda existe uma grande quantidade de posicionadores simples no campo.

Para explicar como o sistema funciona, primeiro percorremos o mecanismo pneumático e, depois, analisamos como um mecanismo digital o difere.

Posicionador pneumático

Em um sistema pneumático, o suprimento de ar é o elemento principal. A entrada de sinal do instrumento varia de 3 a 15 libras por polegada quadrada (psi), assim como os sistemas de controle eletrônico analógico têm o bom e velho 4-20 miliamperes (mA). A saída de ar, neste caso, move o atuador da válvula.



Na entrada do instrumento, a pressão do ar atua primeiro nos foles de entrada, fazendo com que ele se expanda ou se comprima. Este fole se conecta ao feixe (Beam), que mede o feedback da haste da válvula através do came de entrada (Input cam). A palheta (flapper) também se conecta ao feixe, por isso também se move quando o fole de entrada infla ou desinfla.

Você pode ter um bom exemplo a respeito deste tópico na imagem abaixo 😉 

posicionador pneumático
posicionador pneumático

À medida que o feixe se move, ele desloca a aba na direção ou para longe do bico. Isso faz com que o relé aumente ou reduza a pressão no atuador da válvula. Quando a haste da válvula move o braço do eixo rotativo, ele faz a came girar, o que envia feedback para o feixe e então, o ciclo continua. 

Este processo ajusta continuamente a posição da válvula com base no sinal de entrada. Dependendo da posição relativa da montagem do seguidor, você terá uma ação direta ou reversa. Normalmente, se o seguidor estiver no lado esquerdo do feixe, você terá ação inversa. À direita, você tem ação direta.

Posicionador Inteligente

Em um posicionador pneumático com um transdutor, a própria válvula funciona da mesma maneira. No entanto, recebe um sinal diferente de um sistema analógico. Portanto, você precisa do transdutor para converter o sinal analógico para 3 a 15 psi e assim, operar o posicionador.

Em um posicionador de válvula inteligente, um microprocessador se comunica com o sistema de controle por meio de protocolos de campo digitais. Ele verifica a posição da válvula usando o braço de feedback, seja com uma mudança de resistência de um potenciômetro ou com o efeito Hall.

Um relé controlado pela eletrônica reduz ou aumenta a saída para a válvula. Uma grande vantagem aqui é que os posicionadores inteligentes oferecem diagnósticos para você verificar.

O coeficiente de vazão (Cv)

Antes de encerramos este tópico, precisamos falar sobre Cv, o coeficiente de vazão da válvula. Aplica-se o fator de queda de pressão (ΔP) ou queda de cabeça (Δh) sobre uma válvula com a vazão Q. A fórmula pode diferir dependendo do produto que a válvula regula, como gás, líquido ou vapor.

Além disso, o Cv varia conforme a válvula de controle, uma vez que cada vez que seu caminho é possível para a saída do fluxo por ela. A diferença de Cv está relacionada à posição e ao tipo da válvula. Uma vez que você precisa de uma válvula, você precisa do Cv para selecionar a válvula correta.

coeficiente de vazão (Cv)
coeficiente de vazão (Cv)

Alguns fornecedores padronizados ou coeficientes de vazão (Kv). Eles criaram um padrão com algumas referências de água em temperatura específica, vazão, unidade de queda de pressão.

Tenha em mente que Kv usa unidades métricas e Cv imperial.

Kv = 0,865 · Cv
Cv = 1,156 · Kv

Manutenção e diagnóstico de válvula de controle

Como é possível saber qual válvula deve ser reparada na próxima parada? A resposta é simples: controlando o ciclo de vida de suas válvulas e analisando os diagnósticos do seu posicionador.

Em fábricas convencionais com comunicação de 4 a 20 mA, como é possível utilizar 100% do potencial de seus dispositivos de campo inteligentes?

Uma das respostas para isso seria a utilização de sistema wireless para enviar todos os dados HART ao sistema de gerenciamento de ativos da fábrica (PAM). Neste cenário queremos usar wireless onde já temos cabo, reduzindo o custo de um sistema PAM.

Você também pode tentar um multiplexador ou alterar placas de controlador lógico programável (CLP), por exemplo, de analógico para HART. Às vezes, essas opções podem reduzir custos ou tornar o sistema PAM mais rápido.

Quando falamos de wireless,  ela pode ser instalada em paralelo com a comunicação de 4 a 20 mA. Isto não cria interferência no sinal, o que facilita a instalação e reduz os custos (dica esperta hein!)

Claro, você precisará do software certo para acessar todos os dados dos seus dispositivos. Talvez você não saiba, mas a maioria das marcas utilizam software proprietário para conceder acesso ao posicionador de válvula. No entanto, você pode ter uma maneira mais simples de se contornar isso.



Obter diagnósticos diretamente de dispositivos de campo sem software proprietário requer uma marca que possa enviar todas as funções e diagnósticos diretamente para os arquivos DTM (Device Type Manager) ou DD (devide description).

Outras redes de comunicação

Mesmo quando uma empresa possui uma rede digital como PROFIBUS DP/PA ou FOUNDATION Fieldbus, ela ainda pode estar longe de atingir seu potencial com a rede. De fato, muitas vezes as usinas usam suas redes de campo digitais como simples redes analógicas para acesso remoto, perdendo o diagnóstico.

Nestes casos, as empresas devem rever seus sistemas de manutenção. Um sistema PAM fornece acesso a todos os diagnósticos de cada dispositivo de campo.

A manutenção preditiva oferece a chave para obter o máximo de valor de um sistema PAM. Se você puder analisar seus diagnósticos antes que o seu dispositivo desenvolva um problema, você poderá agir para evitar esse problema.

Talvez você queira contratar um serviço externo para verificar suas válvulas com uma ferramenta universal em toda a sua fábrica. Você pode fazer isso, mas um sistema PAM provavelmente irá atendê-lo melhor. Com ele, você receberá dados de seus dispositivos em tempo real, abrindo assim a porta para a manutenção preditiva.

E aí? O que achou do artigo? Comente e traga suas dúvidas! Até a próxima!

Você já teve alguma experiência trabalhando com válvula de controle? Deixe seu comentário abaixo.

Válvula de controle
Quando a válvula não passa no teste de vedação e você precisa refazer o serviço.

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Fabrício Andrade
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3 Comentários

Fabrício Andrade

Tenho 12 anos de experiência no mundo da Automação industrial, comecei minha carreira na JAT Instrumentação, depois trabalhei na Emerson Automation Solutions e Endress+Hauser. Tive a chance de implementar projetos, ministrar treinamentos e resolver problemas em diversas empresas no Brasil e Latina América. Trabalhei por 3 anos na Alemanha em um e-commerce de automação industrial e hoje sou gerente de marketing digital global na Endress+Hauser Suiça focado em IIoT. Além disso, sou cartunista e baterista nas minhas horas de folga.

3 Comentários

  1. Jorge Sacramento
    novembro 5, 2017 em 11:17 pm

    Manutenção em válvula de controle!
    Fala Fabrício,
    Certa vez estávamos participando de uma parada geral para manutenção de válvulas de controle, eram aproximadamente umas 30 válvulas. Tínhamos a missão de desmontar da linha, levar para o site da nossa empresa, fazer a manutenção completa da válvula e remontá-las na linha de processo do cliente, além da parte de caldeiraria também fazíamos as ligações dos sinais elétricos / controle. E aí se foi, com uma equipe especializada e depois de todas as válvulas estarem em nosso site, começou nossa linha de produção. Uma equipa fazia as marcações das válvulas para desmontagem completa: atuador, castelo, corpo, sede, obturador e etc…Depois as partes passavam pelo processo de rejuvenescimento até retornarem para a “linha de montagem” e logo depois as devidas calibrações dos posicionadores.
    Após todas as válvulas concluídas, fomos para a fase de montagem no site do cliente. E monta uma, duas, três, faz loop teste e depois libera…enfim lá pras tantas, após terminar de montar uma válvula na linha de processo, fomos executar a ligação elétrica do sinal de controle do posicionador. Aí é que vem a “graça”, o conduíte elétrico do sinal de controle não chegava na entrada de sinais do posicionador (Conversor I/P), não tinha comprimento suficiente, e puxa daqui e puxa dali e nem perto chegava ( Ué será que o cabo encolheu???). Foi quando tivemos a grande ideia de confirmar as marcações da válvula, aquelas que foram feitas lá no ato da desmontagem, e procura marca de punção entre o corpo e o castelo da válvula e percebesse que a montagem entre o corpo e o castelo havia sofrido uma defasagem de 180°, fazendo com que o posicionador ficasse montado do lado invertido e consequentemente o conduíte não tinha cumprimento para chegar até a entrada elétrica do posicionado.
    Nessa hora o nosso amigo estagiário, tira um coelho da cartola: “ – Poxa rapaziada, é só a gente desmontar a válvula da linha e dar um giro nela de 180°”…..Aí foi demais né, além de ter que desmontar a válvula da linha, ele estava com vontade de inverter o sentido de fluxo da válvula. É melhor rir do que chorar.
    Passada as aventuras e experiências o rapaz se tornou um excelente profissional.
    Abraços!!!
    By Sacramento.

    • Anônimo
      novembro 7, 2017 em 2:29 pm

      Hhahahha Muito boa história Sacramento.
      Estou coletando histórias do leitores e vou desenhar todas citando quem mandou no cartoon.

      Muito obrigado por compartilhar e se possível compartilha para dar aquela força
      Abraços.
      Fabrício

  2. JOAO APARECIDO DOS SANTOS
    fevereiro 10, 2020 em 5:07 pm

    Excelente materia sobree valvulas!
    Abracao Joao Deltap

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