Na indústria, um dos dispositivos imprescindíveis para o controle preciso de processos é a válvula de controle.
Muitos a associam a uma válvula de formato geométrico específico, mas isso está errado. A válvula de controle, na verdade, diz respeito à função deste dispositivo.
Desta forma, você pode encontrá-la em processos que exigem modulação contínua de fluxo de fluido, seja por meio da vazão, pressão, temperatura ou nível.
Além disso, a grande parte dessas válvulas presentes no ambiente fabril não são acionadas de forma manual, mas sim respondendo a sinais de controladores, tais como PID, CLP, DCS, entre outros.
Haja vista a sua enorme relevância para o sucesso dos processos de fabricação, fizemos este texto para apresentar falhas comuns que o dispositivo apresenta, além de orientá-los quanto às boas práticas que evitam paradas não programadas.
Que tal se preparar um pouco melhor para os eventuais problemas que podem surgir no ambiente industrial? Acompanhe-nos neste texto.
O que caracteriza uma válvula de controle?
Vamos lá: como identificar uma válvula de controle?
Como sabemos, o controle é uma característica que se refere à função desta válvula. No entanto, a mesma carrega características que, visualmente, nos ajudam a identificá-la.
São essas características:
- Atuador: que pode ser pneumático, hidráulico ou elétrico;
- Corpo projetado para controle modulante;
- Posicionador: pode ser analógico 4-20 mA ou digital;
- Elemento interno que auxilia na definição de vazão (linear, igual porcentagem, etc);
Além disso, essas válvulas trabalham em regime contínuo.
Então, sabe aquelas válvulas on/off? Aquelas que ou estão completamente abertas ou completamente fechadas? Estas são válvulas de bloqueio, enquanto as válvulas de controle são… de controle!
Quais válvulas podem ser “válvulas de controle”?
E quanto à sua construção, podemos confiar em alguma para direcionar a função de controle?
A resposta é: sim. As válvulas de controle presentes na indústria seguem um padrão, visto a sua construção e a sua respectiva capacidade de abrir ou fechar gradual e controladamente.
1. Válvula globo
A válvula globo é, de longe, a mais comum em controle industrial.
Possui excelente precisão e boa característica de controle. Por isso, é utilizada para controle de vapor, gases e líquidos de processo.
2. Válvula borboleta (tipo controle)
A válvula borboleta pode ser equipada com atuador e posicionador, de modo a operar de forma modulante.
Suas aplicações típicas envolvem água industrial, HVAC (Sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) e fluidos de grande vazão e baixa pressão.
- HVAC
- Água industrial
- Fluidos de grande vazão e baixa pressão
3. Válvula diafragma
A válvula diafragma utiliza uma membrana para interromper o fluxo de fluido. É utilizada principalmente em processos sanitários, indústria farmacêutica e fluidos corrosivos.
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Falhas comuns em válvulas de controle
As principais válvulas de controle são essas. Embora suas funções sejam comuns, as suas diferentes características proporcionam diferentes experiências ao cliente, bem como falhas distintas.
Vamos aos casos:
- Desgaste do obturador e sede
Identificou instabilidade na malha de controle e aumento do desvio de setpoint (diferença entre o valor de vazão/pressão ajustado de interesse e o que realmente está acontecendo no processo)?
Se sim, verifique esta ocorrência, que é causada principalmente por:
- Cavitação;
- Flash gas;
- Perda de estanqueidade;
- Erosão por alta velocidade.
- Travamento mecânico (stiction e histerese)
Se a resposta do seu dispositivo está lenta, se há oscilação do PID ou se o atuador está sobrecarregado, você pode suspeitar que um travamento mecânico esteja acontecendo.
Já este problema é causado por:
- Atrito excessivo na haste;
- Empacotamento inadequado;
- Falta de lubrificação.
- Problemas no posicionador
O posicionador é um elemento importante para garantir que a posição da haste (eixo) corresponda exatamente ao sinal de controle recebido.
Desta forma, um erro presente neste dispositivo implica em controle impreciso.
De modo investigativo, procure:
- Instabilidade no sinal 4-20 mA;
- A calibração do dispositivo;
- Falhas de comunicação (Fieldbus, HART, etc).
- Falhas no atuador (pneumático ou elétrico)
Mas, se ocorre perda de posição e parada emergencial da planta que você não entende o porquê, veja se o seu sistema está com:
- Vazamento de ar;
- Diafragma rompido;
- Mola fatigada;
- Problemas em servoacionamento.
- Seleção inadequada da válvula
Não podemos deixar de descartar situações infelizes como a seleção inadequada da válvula que, mais infelizmente ainda, pode ter passado por homologação e ter sido aprovada.
Neste caso, conte com um técnico para identificar:
- Cv subdimensionado ou superdimensionado;
- Característica de vazão incompatível (linear vs. igual porcentagem);
- Classe de pressão incorreta
Boas práticas para evitar paradas não programadas
Neste momento, vamos tratar de apresentar boas práticas que deixam você e sua empresa longe de grandes dores de cabeça, a começar pela especificação técnica correta.
- Especificação técnica correta
- Analise detalhadamente o fluido;
- Avalie o tipo de regime (laminar, transiente ou turbulento);
- Calcule a capacidade de escoamento do fluido — Cv;
- Verifique se há cavitação
- Manutenção preditiva e monitoramento
- Busque por posicionadores inteligentes;
- Faça um diagnóstico de assinatura de válvula — curva característica obtida durante o funcionamento da válvula, considerando força exercida, tempo de resposta, corrente de controle, pressão no atuador e posição da haste (%);
- Procure aplicar manutenção baseada em condições (CBM).
- Inspeções programadas
Nas inspeções programadas, verifique:
- Vedação;
- Torque e alinhamento;
- Estado do atuador;
- Integridade da haste.
- Treinamento operacional
Por meio de treinamento operacional, evite:
- Mudanças bruscas de setpoint;
- Operação fora da faixa recomendada
- Falta de padronização na calibração
- Integração com sistema de automação
Não desperdice as oportunidades que a tecnologia provê. A integração com CLP/DCS permite:
- Alarmes de desvio de posição;
- Monitoramento remoto;
- Estratégias de redundância.
Considerações finais
É inegável que as válvulas de controle exercem papel estratégico na estabilidade operacional de qualquer processo industrial.
Neste texto, discorremos que esses dispositivos vão muito além de simples elementos de bloqueio. As válvulas podem exercer a função de controle, atuando como dispositivos modulantes responsáveis pela manutenção de variáveis críticas.
As falhas nesses componentes raramente são eventos isolados, então podem estar associados a uma série de fatores que foram discorridos neste texto.
De toda forma, o impacto é direto e deve ser evitado, a fim do seu sistema não sofrer instabilidade de malha, aumento de consumo energético, perda de qualidade do produto e, em casos mais críticos, paradas não programadas.
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FAQ – Válvulas de controle industrial
1. O que diferencia uma válvula de controle de uma válvula comum?
A válvula de controle possui capacidade de modulação contínua do fluxo de fluido, permitindo ajustar variáveis como vazão, pressão ou temperatura de forma precisa, enquanto válvulas comuns normalmente operam apenas em modo aberto ou fechado.
2. Quais são as falhas mais comuns em válvulas de controle?
Entre as falhas mais recorrentes estão desgaste do obturador e sede, travamento mecânico, problemas no posicionador, falhas no atuador e seleção inadequada da válvula para a aplicação.
3. Como evitar paradas não programadas causadas por válvulas de controle?
A melhor forma é aplicar boas práticas como especificação técnica correta, manutenção preditiva, inspeções programadas e integração da válvula com sistemas de automação industrial.
4. A escolha da válvula influencia a eficiência do processo industrial?
Sim. Uma válvula corretamente dimensionada e configurada garante melhor estabilidade de controle, menor consumo energético e maior confiabilidade operacional do sistema.
