Guia Prático de Falhas e Soluções para Válvulas Reguladoras

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Válvulas de regulação são diferentes das válvulas manuais, pois precisam estar em constante movimento e ajuste durante seu uso. Possuem muitas peças móveis e precisam suportar as forças decorrentes do desequilíbrio do meio líquido ou gasoso. Isso faz com que surjam diversos problemas inesperados, que podem vir do mecanismo de acionamento, do mecanismo de regulação ou dos dispositivos conectados a elas. 　　I. Falhas causadas pelo material de preenchimento As falhas decorrentes do material de preenchimento se manifestam em um aumento no vazamento externo, maior atrito e oscilações no vástago da válvula. A análise é a seguinte: 1. O material do preenchimento não é adequado. As falhas causadas por um material de preenchimento inadequado são principalmente um aumento no vazamento externo e no atrito. Por exemplo, em aplicações em altas temperaturas, utiliza-se um preenchimento de politetrafluoretileno. O método de correção do problema é substituir o preenchimento. 　　2. Projeto inadequado da estrutura do preenchimento. Dentro da câmara de preenchimento, a posição do preenchimento e dos acessórios relacionados não é adequada, além disso, a altura do preenchimento também não é correta. A solução para esse problema é instalar o preenchimento e os acessórios relacionados de acordo com as instruções do manual do produto. 　　3. A instalação do material de preenchimento não foi feita corretamente. Por exemplo, o uso de preenchimento de grafite em configuração helicoidal causa uma pressão irregular sobre o preenchimento, além de um alinhamento incorreto no centro. O método de resolução de falhas é a instalação em camadas, para que a força de compressão seja uniforme. 　　4. O preenchimento contém impurezas. Impurezas presentes no material de preenchimento causam riscos no vástago da válvula. O método de resolução de problemas é limpar o preenchimento, removendo os detritos. 　　5. A tampa superior da válvula não foi instalada corretamente. A instalação incorreta da tampa superior faz com que a carga sobre o vedante seja desigual. O método de resolução do problema é reinstalar a junta da tampa superior da válvula e apertar os parafusos que fixam essa tampa de maneira uniforme, em direção diagonal. 　　II. Falhas causadas pela estanqueidade do atuador As falhas decorrentes da estanqueidade do atuador se manifestam em um aumento no tempo de resposta e em um movimento lento do vástulo da válvula. A análise é a seguinte: 1. A membrana do atuador de membrana pneumática não está adequadamente pressionada. A membrana não está bem pressionada ou a força aplicada é irregular, o que causa vazamento do sinal de ar de entrada. Isso faz com que o atuador responda de maneira lenta às mudanças no sinal, aumentando assim o tempo de resposta. Se um localizador de válvula for instalado, seu impacto será reduzido. O método de resolução de falhas é aplicar solução de sabão para verificar e eliminar os pontos de vazamento. 　　2. Desgaste do anel de vedação do pistão no atuador pneumático de pistão. Isso faz com que a válvula de regulação não responda rapidamente, e o movimento do vástulo da válvula seja lento. O método de resolução do problema é substituir o anel de vedação e verificar se há desgaste na parede interna do cilindro. 　　3. Danos na membrana do atuador de membrana pneumática. Isso se manifesta por um movimento pouco ágil do vástago da válvula, e pode-se ouvir um som de vazamento de gás. O método de reparo é substituir a membrana, e deve-se verificar se o dispositivo de limitação ou a bandeja possuem rebarbas ou outros defeitos. 　　4. Vazamento de ar nas tubulações de conexão. Isso faz com que o haste da válvula funcione de maneira lenta, aumentando o tempo de resposta. O método de resolução de falhas é aplicar solução de sabão nas tubulações de conexão, verificar os pontos de vazamento e substituí-las ou soldá-las. 　　III. Falhas causadas por forças desequilibradas As falhas causadas por forças desequilibradas se manifestam como um funcionamento instável da válvula de regulação, além de uma fechadura inadequada da mesma. A análise dos defeitos é a seguinte: 1. Fluxo inadequado. A instalação incorreta da válvula de regulação faz com que o fluxo real do fluido não esteja de acordo com a direção indicada pela válvula, o que provoca mudanças nas forças de desequilíbrio. Por exemplo, a válvula de regulação de fluxo é instalada no modo de fluxo aberto. O método de solução de problemas é reinstalar. 　　2. O mecanismo de execução não é compatível. Isso causa uma falta de empuxo ou de torque, fazendo com que a válvula de regulação não funcione corretamente. O método de resolução de falhas é substituir o atuador. 　　IV. Falhas nos atuadores elétricos As falhas nos atuadores elétricos incluem, além dos curtos-circuitos ou interrupções nas conexões comuns, também problemas no amplificador servo e no motor. As falhas mais comuns são as seguintes: 1. Conexões soltas ou interrupções/curto-circuitos nas ligações. Isso causa mau contato e aumenta ou diminui a impedância das linhas relacionadas. O método de resolução de falhas é verificar e manipular os fios de conexão, além de reinstalar e conectar novamente todos os conectores. 　　2. Componentes de transmissão mecânica do redutor. Verifique se o funcionamento está normal, se a engrenagem está bem acoplada. Os métodos de correção de falhas incluem a substituição ou reparo das engrenagens danificadas, além da adição de lubrificante. 　　3. Fonte de alimentação. Verifique se o fusível está queimado, se há fumaça ou odores estranhos provenientes do feedback de posição do amplificador servo, bem como se há cheiro de queimado na camada isolante do invólucro do transformador e nas resistências. O método de resolução de falhas é substituir os componentes danificados. 　　V. Falhas causadas por incompatibilidade nas características de vazão As características de vazão das válvulas de regulação são utilizadas para compensar as diferentes características do sistema controlado. Se as características de fluxo selecionadas não forem adequadas, a qualidade de controle do sistema de controle será reduzida. Por exemplo, em baixos e altos fluxos, a sensibilidade do sistema de controle é diferente. A análise dos defeitos é a seguinte: 1. O objeto controlado possui características não lineares de saturação (por exemplo, em sistemas de controle de temperatura). Em fluxos baixos, o sistema de controle funciona normalmente, mas, em fluxos altos, o sistema perde sua eficácia. Ou, em fluxos baixos, o sistema de controle é extremamente sensível, podendo até sofrer oscilações e instabilidade. Porém, em fluxos altos, o sistema de controle consegue funcionar normalmente. A causa do problema foi a utilização de válvulas reguladoras com característica de vazão linear ou de abertura rápida. O método de resolução de falhas consiste em substituir os componentes internos da válvula reguladora ou a própria válvula, ou então instalar um posicionador de válvula, de modo que a válvula reguladora atenda aos requisitos de características de vazão em porcentagem constante ou parabólica. 　　2. O objeto sob controle possui características lineares (por exemplo, sistemas de controle de fluxo). Quando o fluxo é baixo, o sistema de controle funciona normalmente. Porém, quando o fluxo é alto, o sistema de controle apresenta oscilações ou instabilidade. Ou então, quando o fluxo é baixo, o sistema de controle fica lento em seu funcionamento, enquanto, quando o fluxo é alto, ele consegue operar normalmente. A causa do problema foi o uso de válvulas reguladoras com características de fluxo de porcentagem igual ou parabólica. O método de resolução de falhas é substituir os componentes internos da válvula reguladora ou a própria válvula, ou então instalar um posicionador de válvula, de modo que a válvula reguladora atenda aos requisitos de características de vazão lineares. 　　3. O coeficiente de vazão nominal da válvula de regulação foi selecionado de maneira inadequada. O coeficiente de vazão nominal escolhido é excessivamente alto ou baixo, o que faz com que o fluxo mínimo ou máximo que pode ser regulado pela válvula de controle aumente ou diminua, não atendendo assim às exigências do processo de produção. Quando a válvula de regulação opera em posição de abertura parcial ou total, a qualidade do controle piora. O método de resolução do problema é recalcular o coeficiente de vazão da válvula de regulação e instalar uma válvula de regulação que atenda aos requisitos. Por exemplo, a escolha direta da válvula de regulação com base no diâmetro dos tubos de processo pode resultar em um coeficiente de vazão nominal excessivo; da mesma forma, o aumento da escala de produção pode levar a um coeficiente de vazão nominal insuficiente. 　　VI. Falhas causadas por um design ou instalação inadequados do fluxo de fluido As falhas decorrentes de um design ou instalação inadequados das válvulas de regulação se manifestam pelo aumento do ruído, pela acumulação fácil de sujeira dentro do corpo da válvula, o que faz com que a válvula não feche corretamente, aumentando assim o vazamento ou causando seu travamento. A análise dos defeitos é a seguinte: 1. A vazão da válvula de dois assentos aumentou. A válvula de dois assentos não possui um design integrado, o que faz com que, devido às variações de temperatura, os coeficientes de expansão dos componentes internos da válvula sejam diferentes, aumentando assim a quantidade de vazamento. O método de resolução de falhas é a utilização de válvulas de dois assentos integradas, ou de válvulas de casquilho com função de equilíbrio. 　　2. Quando a válvula de três vias é utilizada para conectar dois fluxos de fluido, a diferença de temperatura entre eles faz com que aumente o volume de vazamento. O método de resolução do problema é alterar o fluxo combinado dos fluidos para um controle de fluxo separado, instalando uma válvula de três vias na frente do trocador de calor, a fim de garantir que a temperatura dos fluidos seja uniforme. 　　3. O fluxo inadequado causa aumento do ruído. Por exemplo, a válvula de regulação para fluxo aberto é utilizada em situações de fluxo fechado, o que causa um aumento do ruído quando o fluxo é baixo. O método de resolução de falhas é verificar o fluxo e reinstalar. 　　4. As válvulas de corte de entrada e saída, bem como as válvulas de derivação, não foram instaladas corretamente. Isso impede que resíduos, condensados ou gases não condensáveis sejam eliminados. O método de resolução de falhas consiste em instalar a válvula de descarga no ponto mais baixo do conjunto de válvulas de regulação, e a válvula de alívio no ponto mais alto desse mesmo conjunto. 　　5. O mancal do eixo guia não foi instalado corretamente. Isso causa um desalinhamento do centro, aumentando o atrito e fazendo com que o vástulo fique preso. O método de resolução do problema é reinstalar a bucha do eixo guia. 　　VII. Falhas causadas por vazamentos Os vazamentos internos causam uma redução na capacidade de ajuste do sistema. Em casos graves, isso impede que o sistema de controle atenda aos requisitos operacionais e de controle necessários. Vazamentos externos causam poluição ambiental, aumentando os custos. A análise dos defeitos é a seguinte: 1. O aumento no volume de vazamento é causado pela cavitação e pelo efeito de cavitação. Devido à cavitação, à ebulição e à erosão causadas pelo vapor, o núcleo da válvula e seu assento são danificados, o que aumenta o vazamento da válvula de regulação. Isso se manifesta como um aumento do ruído dinâmico do gás ou do líquido. Os métodos de resolução de falhas incluem a inspeção dos componentes internos da válvula, a substituição ou lixamento do núcleo da válvula, do assento da válvula e da camada de metal duro aplicada sobre o núcleo da válvula; a redução da queda de pressão nas extremidades da válvula de regulação; a eliminação das fontes de ruído; e o uso de válvulas de regulação com baixo nível de ruído. 　　2. Devido à presença de impurezas no fluido em questão, houve um aumento no volume de vazamento. Durante a fase de operação do veículo, é comum que resíduos entrem no válvula de regulação devido a procedimentos inadequados durante a limpeza dos canais, ou seja, quando as válvulas de regulação não são removidas corretamente. Além disso, durante a operação, os resíduos trazidos pelo fluido controlado se acumulam dentro do corpo da válvula. Esses resíduos causam danos nas superfícies de vedação entre o núcleo da válvula e seu assento, aumentando assim o volume de vazamento. O método de resolução de falhas consiste em lixar o núcleo da válvula e o assento da mesma. Durante a limpeza dos tubos, a válvula de regulação deve ser removida. Para fluidos que contêm partículas, é possível instalar um dispositivo de filtragem acima da válvula de regulação. Além disso, a válvula de regulação deve ser instalada em uma posição elevada, e é necessário realizar a remoção regular de resíduos. 　　3. A conexão entre o mecanismo de execução e o mecanismo de regulação não é adequada. O método de resolução de problemas é reinstalar e realizar um teste de vazamento. 　　4. Instalação inadequada do material de preenchimento. Devido à instalação inadequada do material de preenchimento, ocorre um aumento da força de atrito ou deformação do vástago da válvula. O método de resolução do problema é reinstalar o preenchimento e dar forma ao vástago da válvula que está deformado. 　　5. Instalação incorreta da flange. A distribuição desigual das forças causa vazamentos externos. O método para resolver o problema é reinstalar as flanges de conexão e as buchas, aplicando uma pressão uniforme sobre essas flanges. 　　6. Desgaste do núcleo da válvula e do assento da válvula devido ao fluxo de fluido. O método de reparo é lixar o núcleo da válvula e o assento da válvula. 　　7. A instalação inadequada do material de preenchimento causa um aumento da fricção; além disso, a válvula de regulação não se fecha corretamente, o que resulta em um aumento no vazamento externo. O método de resolução do problema é reinstalar o preenchimento, reduzindo assim o atrito. 　　8. O fluxo inadequado causa um aumento no volume de vazamento. A escolha inadequada da direção do fluxo aumenta as forças desequilibradas, o que por sua vez aumenta o volume de vazamento. O método de resolução de falhas é verificar os desenhos técnicos e reinstalar. 　　VIII. Falhas causadas pela queda do núcleo da válvula Antes que o núcleo da válvula caia, a válvula de regulação produz um ruído mecânico considerável. Após o ocorrer de uma falha, o sistema de controle não consegue realizar os ajustes necessários, fazendo com que a variável controlada apresente um aumento ou diminuição abruptos. A análise da falha é a seguinte. 　　O projeto do canal de fluxo da válvula de regulação não é adequado, o que causa oscilações no elemento da válvula e a aplicação de forças de cisalhamento. Com o tempo, isso faz com que os pinos de conexão entre o elemento da válvula e o eixo da válvula se quebrem, fazendo com que o elemento da válvula se solte. O método de resolução de falhas é verificar o canal da válvula de regulação e substituir o pino. 　　2. Os pinos de conexão do corpo da válvula não estão bem fixados, o que faz com que o corpo da válvula se solte. O método de resolução do problema é reinstalar o pino e apertá-lo. 　　IX. Falhas nos posicionadores de válvulas As falhas nos posicionadores de válvulas fazem com que as características do circuito secundário em cascata sejam prejudicadas. Como o localizador de válvulas está no circuito secundário do sistema de controle em cascata, ele possui certa capacidade de adaptação. Os problemas no posicionador da válvula se manifestam como instabilidade no sistema de controle e travamentos. 　　Os problemas causados por um caminho do posicionador da válvula que não é adequado são semelhantes aos problemas causados por características de vazão inadequadas da válvula reguladora. Isso faz com que o sistema de controle se torne instável ou lento em diferentes pontos de operação. O método de resolução de falhas consiste em escolher o caminho adequado para o posicionador da válvula, com base nas características do objeto controlado e nas características de vazão da válvula de regulação. Após a instalação do caminho, é necessário realizar ajustes. 　　Os problemas no amplificador do posicionador de válvula incluem obstrução dos orifícios de regulação e ganho excessivo do amplificador. O primeiro faz com que a saída mude de maneira lenta, enquanto o segundo causa um fenômeno de ressonância no sistema de controle. Portanto, o método de resolução de falhas consiste em verificar e desobstruir os orifícios de regulação do amplificador. Quando o ganho do amplificador é excessivo, pode-se reduzir a força de elasticidade da mola de compressão ou substituir o amplificador. 　　A incompatibilidade entre o haste de detecção do posicionador da válvula faz com que o “dead zone” aumente, impedindo que os sinais de feedback sobre a posição da válvula sejam transmitidos de maneira correta e em tempo hábil. Portanto, a qualidade de controle do sistema de controle piora. O método de resolução de problemas é verificar e reinstalar a haste de detecção de feedback.