2.4 Acessórios de válvulas de controle

Além das três partes fundamentais de uma válvula: corpo, castelo e atuador, nesta seção serão mostrados alguns elementos auxiliares que aparecem em alguns sistemas de acionamento, como complemento de auxílio para as válvulas.

2.4.1 Volante

O volante manual é usado para o fechamento manual da válvula no local, em substituição ao fechamento automático ou manual, feito através do atuador pneumático, em casos de emergência, durante a partida ou na falta de ar. Ele não é muito frequente e sua aplicação só se justifica em serviços críticos ou quando não há válvulas de bloqueio ou de by-pass. Os principais acessórios incluem as hastes com extensão, operador com corrente, operador com engrenagens e o volante, que pode ser visto na Figura 19.

2.4.2 Posicionador

O posicionador é um acessório opcional e não um componente obrigatório da válvula, mesmo que algumas plantas padronizem e tornem seu uso extensivo a todas as válvulas existentes.

Visto na Figura 20, é um dispositivo acoplado à haste da válvula de controle para otimizar o seu funcionamento. Ele recebe o sinal padrão de 20 a 100 kPa (3 a 15 psi) e gera, na saída, também o sinal padrão de 20 a 100 kPa (3 a 15 psi), e por isso é necessária a alimentação pneumática de 120 kPa (20 psi).

O objetivo do posicionador é comparar o sinal da saída do controlador com a posição da haste da válvula. Se a haste não está onde o controlador quer que ela esteja, o posicionador soma ou subtrai ar do atuador da válvula até obter a posição correta. Há um elo mecânico através do qual o posicionador sente a posição da válvula e monitora o sinal que vai para o atuador. O posicionador pode ser considerado um controlador proporcional puro.

As justificativas legítimas para o uso do posicionador são:

1. Eliminar histerese e banda morta da válvula, garantindo a excursão linear da haste da válvula, por causa de sua atuação direta nela;
2. O posicionador alterar a faixa de sinal pneumático, por exemplo, de 20 a 100 kPa (3 a 15 psi) para 100 a 20 kPa (15 a 3 psi) ou de 20 a 60 kPa (3 a 9 psi) para 20 a 100 kPa (3 a 15 psi).

Há, porém, duas outras importantes regras, embora menos conhecidas, referentes ao não uso do posicionador. São as seguintes:

1. Não se deve usar posicionador quando o processo é mais rápido do que a válvula;
2. Ao se usar o posicionador, deve-se aumentar a banda proporcional do controlador, de 3 a 5 vezes, em relação à sua banda proporcional sem posicionador. Quando isso é impossível, não se pode usar o posicionador.

As regras para uso ou não do posicionador devem ser conceitualmente entendidas. O posicionador torna a malha mais sensível, mais rápida, com maior ganho. Se a malha original já é sensível ou rápida, a colocação do posicionador aumenta ainda mais a sensibilidade e a rapidez, levando certamente a malha para uma condição instável, de oscilação.

Quando se coloca um posicionador em uma malha de controle rápida, o desempenho do controle se degrada, então é preciso ressintonizar o controlador, ajustando a banda proporcional em valor muito grande. Às vezes, em valores não disponíveis no controlador comercial.

Geralmente, não se usa posicionador em malha de controle de vazão, pressão de líquido e pressão de gás em volume pequeno, pois esses processos já são muito rápidos. Para processos rápidos, mas com linhas de transmissão muito grandes ou com atuadores de grandes volumes, a solução é acrescentar um amplificador pneumático (booster), em vez de usar o posicionador.

O booster também melhora o tempo de resposta e aumenta o volume de ar do sinal pneumático e, como seu ganho é unitário, não introduz instabilidade ao sistema. O posicionador pode ser considerado como um controlador de posição de alto ganho (banda estreita). Quando ele é colocado na válvula de controle, é considerado um controlador secundário de uma malha em cascata, recebendo o ponto de ajuste da saída do controlador primário.

Essa analogia é útil, pois facilita a orientação de uso ou não uso do posicionador. Como em qualquer sistema de controle em cascata, o sistema só é estável se a constante de tempo do secundário (posicionador) for muito menor que a do primário.