maio 1, 2022
Círculo interno
Tecnologias de válvulas de controle em termoplásticos
Contribuição de Shane McDaniel, Gerente de Desenvolvimento de Negócios – Válvulas e Automação
Os usuários finais da Asahi/America têm confiado no uso de nossas válvulas e atuadores para aplicações críticas em produtos químicos, água, águas residuais, água ultrapura e petróleo e gás por mais de 50 anos. A Asahi oferece a mais ampla linha de válvulas de controle não metálicas.
As válvulas de controle têm um longo histórico de aplicação que remonta aos aquedutos da era do bronze do período romano. O final do século 18 trouxe o motor a vapor e, com ele, vários inventores, como James Watt, William Fisher e William B. Mason, fizeram avanços significativos na tecnologia de controle.
Como um engenheiro decide qual tipo de válvula selecionar? Quais são as diferenças entre todas as opções? Qual é o impacto dessa seleção no custo do projeto e no custo de vida útil? Como isso afetará o esquema de controle? Este artigo, que discute o portfólio de produtos da Asahi/America, juntamente com nossa experiência em engenharia, pode ajudar você a decidir.
Asahi/América Válvulas borboleta tipo 57 montadas na válvula Série 92 fornecem controle robusto por décadas em instalações em todo o país. A válvula de esfera válvula de esfera Tipo 21 e o atuador pneumático Série 79 oferecem serviço confiável para OEMs e fabricantes em todo o mundo. A válvula de diafragma válvula de diafragma Tipo 14 oferece controle de fluxo em aplicações críticas de lama, ambientes abrasivos e dosagem. Nossa linha de produtos de válvulas de PTFE oferece os requisitos de desempenho de nossos clientes mais exigentes e seus processos de aplicações críticas.
Tecnologias de válvulas de controle em termoplásticos
À medida que os processos evoluem e aumentam em complexidade, também aumenta a necessidade de controles de processo mais avançados, incluindo a válvula de controle. Os engenheiros e operadores estão constantemente buscando soluções que otimizem seus processos para uma produção eficiente, rendimento confiável e aumento da receita. Os engenheiros também precisam investigar os custos de atualização ou automação de suas operações e garantir que o investimento terá um retorno significativo. Em relação aos setores em que os termoplásticos são frequentemente especificados e se destacam, as práticas recomendadas incluem novas tecnologias, esquemas de controle abrangentes e um padrão cada vez mais alto de controle de fluxo preciso.
Os engenheiros têm algumas questões a considerar quando analisam as opções de válvulas de controle:
- O que é uma válvula de controle e o que ela faz?
- Como posso especificar uma válvula de controle?
- Quais opções ou tecnologias estão disponíveis?
O que é uma válvula de controle e o que ela faz no processo?
As válvulas de controle são usadas em processos nos quais variáveis como fluxo, pressão ou temperatura afetam diretamente o resultado final. O projeto básico da válvula permite que o fluxo do fluido seja manipulado variando ou alterando o tamanho da passagem do fluxo ou vena contracta. A vena contracta é o ponto no fluxo de fluido em que o diâmetro do fluxo é mínimo. Uma válvula é projetada para ajustar esse ponto por meio do ato de mover o membro de fechamento. Ele pode ser uma esfera, um disco ou um plugue. Elas são frequentemente chamadas de elemento de controle final devido à sua influência física direta no meio do processo.
Como posso especificar uma válvula de controle?
Há vários fatores a serem considerados ao especificar uma válvula de controle, mas, primeiro, é necessário entender o loop de controle.
- Que variável está sendo manipulada?
- Exemplo: pressão, temperatura, nível
- Que medidas são necessárias?
- Que tipo de esquema de controle está sendo empregado?
- Exemplo: solenoide, PLC, DCS
- Que fonte de energia está sendo usada?
- Exemplo: pneumático, elétrico
Um exemplo de malha de controle pode ser semelhante à figura à direita, com um controlador pneumático, uma válvula pneumática e um transmissor de fluxo claramente identificados.
É importante que você entenda os requisitos de fluxo da aplicação e a quantidade de fluxo necessária. Conforme discutido anteriormente, a variação da veia contracta manipula o fluxo. Estamos interessados em dimensionar uma válvula de controle para saber a quantidade de fluxo que passará pela válvula em uma determinada posição quando seu membro estiver fechando e a pressão diferencial (DP) criada durante esse processo.
A relação entre o DP e a taxa de fluxo através de uma válvula é expressa por um coeficiente de fluxo (Cv). O Cv é definido como o número de galões por minuto (GPM) de fluxo que passará por uma válvula totalmente aberta a 60° F, com um DP de 1 psi. Portanto, uma válvula com um Cv de 10 passaria 10 galões de água em um minuto com uma queda de pressão de 1 psi. Para fluidos incompressíveis como a água, a equação à esquerda se aplicaria.
A equação mostra que a taxa de fluxo varia como a raiz quadrada da pressão diferencial na válvula de controle. Quanto maior for a queda de pressão, maior será a taxa de fluxo. A queda de pressão em uma válvula é altamente influenciada pela área, forma, caminho e rugosidade da válvula, ou seja, sua construção ou tipo.
Características do controle de fluxo
Ao avaliar o tipo de válvula a ser utilizada em sua malha de controle, é igualmente fundamental entender as características de controle de fluxo da válvula. Todas as válvulas possuem uma característica de fluxo inerente que define a relação entre a posição do membro de fechamento (disco, esfera) e a taxa de fluxo sob pressão. Essa é uma função da posição relativa do membro de fechamento em relação à sede. Exemplos de características diferentes são mostrados à direita, com várias tecnologias de válvulas fornecendo uma série de características de fluxo. As válvulas borboleta e de esfera de passagem plena, por exemplo, são consideradas válvulas de alta recuperação, pois a taxa efetiva de controle entre uma determinada porcentagem de abertura e a abertura total é relativamente pequena. Uma válvula globo possui uma característica quase linear, proporcionando um controle estável, confiável e repetível em todo o seu percurso.
Aspectos como o esquema de controle e a tecnologia de atuação podem afetar tanto o processo quanto a decisão de investimento. Um dos esquemas mais comuns é um controlador lógico programável (PLC) com posicionador de 4-20 mA e loop de controle de feedback. Outras opções incluem loops manuais, em que um operador ajusta a válvula com base em informações a jusante, válvulas solenoides que operam com uma mudança de tensão ou sistemas de controle distribuído (DCS) com programação avançada e protocolos de comunicação. Há também considerações relativas à acionamento da válvula. O sistema atual é controlado com acionamento pneumático ou elétrico? Que tipo de posicionador é necessário? Encontrar uma válvula de controle que atenda às necessidades do processo e do esquema de controle é fundamental para o sucesso.
Quais opções ou tecnologias estão disponíveis?
Embora as válvulas borboleta, as válvulas de esfera, as válvulas globo e as válvulas de diafragma estejam disponíveis e em aplicações de controle há anos, os recentes aprimoramentos nas tecnologias de válvulas e de atuação em relação aos termoplásticos levaram a uma maior capacidade e agilidade no controle de fluxo. Os avanços nos atuadores e controles e no projeto geral aumentaram a confiabilidade, proporcionando aos engenheiros e operadores mais flexibilidade e opções em seu processo de aplicação. Um exemplo dessa melhoria é a recente adição da válvula de controle de fluxo válvula de controle de fluxo Type-21a SST ao portfólio da Asahi.
Essa válvula foi projetada com toda a confiabilidade e agilidade da Type-21 padrão e inclui recursos que fornecem uma característica de fluxo de porcentagem igual modificada, proporcionando excelente controle de fluxo em toda a extensão do curso. A Type-21a SST pode oferecer esses benefícios a um preço econômico, e a facilidade de manutenção da Type-21a SST também é mais atraente quando comparada a outras opções de válvulas.
Quando combinado com nossa Série 19 o Type-21a SST oferece controle de fluxo confiável e repetível com alta precisão de ponto de ajuste, feedback de posição e capacidade à prova de falhas.
Os engenheiros estão à procura de tecnologias e equipamentos que atendam à finalidade fundamental do controle de processos em suas instalações e de fornecedores que possam oferecer a experiência e os produtos que maximizem a produtividade e solucionem problemas que contribuam para a perda de tempo de atividade e lucratividade. Se um loop precisa de uma simples válvula borboleta com um operador de alavanca, um pacote de válvula de esfera automatizada com um posicionador pneumático ou uma válvula de diafragma especializada, a Asahi/America pode fornecer a engenharia e a experiência para a sua aplicação. Você tem uma aplicação em suas instalações com desempenho abaixo do esperado? Você está procurando atualizar ou melhorar seu esquema atual de controle de fluxo? Entre em contato conosco hoje mesmo.
Saiba mais sobre a lendária qualidade de nossas válvulas e faça o teste de Tipo-21 e aceite o desafio.
AVISO DO EDITOR: Observe que as informações contidas neste artigo são apenas para fins educacionais e não substituem nenhuma informação técnica ou especificação de produto da Asahi/America.
Consulte o departamento técnico da Asahi/America pelo telefone 1-800-343-3618 ou pelo site [email protected] sobre todas as aplicações de produtos no que diz respeito à seleção de materiais com base na pressão, temperatura, fatores ambientais, produtos químicos, mídia, aplicação e muito mais.
