Problemas em válvulas de controle
As válvulas de controle estão presentes em todos os segmentos industriais, atuando como elementos finais de controle de malhas de controle de vazão, pressão, temperatura, densidade, etc.
Compostas por diversos elementos mecânicos, as válvulas de controle podem apresentar alguns problemas que refletem nas variáveis de controle.
A banda morta (deadband) de uma válvula é um dos principais fatores que contribuem para a variabilidade de um processo e, em geral, é decorrente de folgas ou excesso de fricção.
Essa “Pílula, da LTI” mostra uma maneira para identificar atrito estático excessivo em uma válvula.
Atrito estático (Stiction)
O atrito estático é uma força que se opõe ao movimento entre duas superfícies que estão em contato e essa força deve ser vencida para que um movimento se inicie. Quando uma válvula apresenta problemas (corrosão, material estranho entre superfícies de contato, etc.) que resultam em um coeficiente de atrito estático muito alto, o atuador dessa válvula, em geral, não consegue imprimir movimentos suaves. Quando o atrito é vencido, há um movimento repentino e os efeitos para a malha de controle são muito ruins (tanto pela demora na resposta – nesse caso, um controlador PID, por exemplo, continua integrando o erro sem que a válvula promova mudança na variável de processo, quanto pelo movimento repentino que insere uma perturbação no sistema).
A Figura 01 mostra a curva característica de uma válvula com alto stiction. A curva vermelha representa o comando para abertura (MV), enquanto a curva azul representa a resposta, por exemplo, de vazão de um conjunto com válvula operando normalmente; a curva magenta representa a resposta de vazão de um conjunto com válvula operando com stiction elevado.
A interpretação do gráfico é simples. Note que no instante t=0s, o controlador começa a mudar sua referência para as válvulas. A vazão, no conjunto que opera normalmente, começa a mudar no instante t=10s (em função do tempo morto do sistema dinâmico), mas, em função do atrito elevado, o outro sistema começa a responder atrasado e com um salto na vazão. Note que, no sistema sem problemas, a vazão é continuamente incrementada, enquanto no outro, a vazão varia em patamares com amplitude relativamente grande. Note que os efeitos observados se repetem tanto para o incremento quanto para o decremento na vazão.
Elaborado por: Everton Salomé
Referência LTI: PL05-3080-002
