No âmbito industrial, o gerenciamento eficaz das variáveis tem, como retorno, uma operação eficiente, segura e econômica.
Além disso, o controle preciso de variáveis é traduzido na qualidade do produto, aumento de produtividade e redução de desperdício.
Desse modo, não é equivocado dizer que o gerenciamento criterioso e bem executado de uma variável, impacta diretamente em cada fase e cada aspecto da produção.
Neste contexto, observa-se a necessidade de trazer à tona quais variáveis do processo são relevantes ao sucesso do produto, de modo que sejam monitoradas e controladas.
Embora a temperatura e a pressão sejam variáveis mais comuns no processo, o nível de fluido é uma variável também uma variável que merece atenção especial.
Visto que essa variável impacta diretamente na continuidade do processo e na integridade de equipamentos, decidimos trazer este conteúdo informativo, a fim de que você conheça o fundamento do controle de fluido no setor industrial.
Assim, você vai obter conhecimento relacionado à própria variável, a dispositivos, a automação, entre outros.
Quer saber mais? Então continue por aqui até o final.
Contents
A importância do controle de nível
O controle de nível é algo a não ser subestimado em processos industriais.
O monitoramento adequado é uma prevenção a transbordamento, parada imprevista da produção e garante que as etapas do processo sejam seguras e eficazes.
Assim, nota-se que a precisão do fluido de nível contribui para o controle de qualidade atrelado ao produto final, visto que processos físicos e reações químicas dependem de volumes específicos de materiais.
Onde aplicar o controle de nível
Basta mencionar que o controle de nível é essencial, se não mencionarmos as suas aplicações?
Bem, eu acho que não. Por isso, aqui vão alguns exemplos de onde o controle de nível não pode passar despercebido.
- Processos de tratamento de água: o controle de nível garante que os tanques de sedimentação e clarificação operem eficientemente, além de fazer com que ocorra uma separação correta e eficiente dos sedimentos, garantindo a qualidade da água;
- Tanques de fermentação em indústria alimentícia e de bebidas: seja em cervejarias ou em fábricas de laticínios, o controle de nível nos tanques de fermentação é crucial para manter condições ótimas para o crescimento de microorganismos, garantindo a qualidade do produto final;
- Processos de desmineralização: a indústria farmacêutica utiliza a água desmineralizada para a produção de água purificada. O controle de nível nos tanques de resina garante previne contaminações e garante a qualidade da água produzida, através do processo ininterrupto;
- Caldeiras industriais: o nível da água não pode estar baixo, para que não ocorra superaquecimento e, também, não pode estar muito alto. Ambos os casos trazem riscos ao equipamento, ao desempenho do processo, transbordamento, entre outros;
- Reatores: garante condições ótimas para a execução de reações químicas, o que previne reações adversas e indesejáveis.
Motivação ao tema do texto
Para falar sobre os fundamentos do controle de nível na indústria, precisamos mencionar tecnologias indispensáveis para tal serviço.
Primeiramente, sabe-se que o controle de nível se dá por dispositivos que monitoram e controlam essa variável no sistema.
Em segundo, devemos considerar que um controle de uma variável é executado, de modo eficiente, por meio da comunicação desses dispositivos com sistemas que automatizam a operação.
Assim, alcançamos aqueles objetivos mencionados no início do texto, tais como: redução de desperdício, aumento da eficiência, aumento de produtividade, entre outros.
Em suma, o fundamento do controle de nível na indústria se baseia na relação entre dispositivos, automação e processo.
Desse modo, apresentamos agora o assunto principal do texto, relacionando todos esses elementos que compõem o cenário atual da indústria.
Conheça os fundamentos do controle de nível na indústria
O esquema abaixo foi feito, basicamente, para te ajudar a entender o fundamento do controle de nível na indústria.
Além disso, utilizamos os nossos próprios dispositivos industriais para dar corpo ao esquema e para tornar a explicação menos abstrata.
Enfim, vamos ao que interessa?
A figura acima mostra um sistema automático de controle de nível, o que é perceptível devido aos diversos elementos de controle nele dispostos.
Observa-se, também, que a vazão de entrada do fluido no tanque (pela válvula) acontece em função do nível deste tanque, isto é:
- O nível do tanque será mensurado ou lido pelo transmissor de nível;
- O sinal de nível é enviado ao controlador que, por sua vez, envia o sinal de controle à válvula de controle de fluxo;
- A válvula abre e fecha proporcionalmente à necessidade de reabastecimento de fluido no tanque;
- O fluido continua sendo utilizado no processo, ao longo do tempo, e tem o seu nível variando ao longo do mesmo;
- O esquema de funcionamento se repete.
Assim, podemos representar esse esquema em um diagrama de blocos, o qual tem a seguinte forma:
Neste contexto, o controlador disposto no sistema de controle de nível líquido, deste exemplo, deve considerar que há um erro correspondente à diferença entre o nível real de fluido e o nível de interesse, fazendo com que esse erro seja corrigido através da abertura e do fechamento da válvula de controle de fluxo proporcional.
Além disso, torna-se compreensível entender o quão pode ser complexo um sistema automático, uma vez que devem ser consideradas as variáveis:
- Vazão de entrada;
- Vazão de saída;
- Vazão em regime permanente;
- Desvio da vazão de entrada em relação ao seu valor de regime;
- Desvio da vazão de saída em relação ao seu valor de regime;
- Nível de fluido no tanque;
- nível em regime permanente;
- desvio do nível em relação ao seu valor de regime;
- Massa específica do fluido;
- Resistência ao fluxo de fluido;
- Capacitância do reservatório;
- Entre outros.
Ao considerar todas essas variáveis, entre outras, é possível realizar um esquema de controle de nível com excelência, salientando que, quanto mais complexo, mais completo esse sistema será.
Desse modo, pode-se utilizar a equação da conservação da massa, equação de Bernoulli, entre outros métodos que interagem com tal sistema.
Contudo, diversas operações industriais não necessitam de tal complexidade, sendo requerida uma válvula de controle que não seja proporcional e, portanto, um sistema menos complexo.
Em suma, nota-se que o controle de nível em sistemas industriais pode assumir diversas formas, podendo ser complexas ou não.
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