Como funciona um Posicionador Eletropneumático

O que é um posicionador eletropneumático?

Posicionador é um dispositivo que controla a operação de um atuador controlando a posição de uma válvula de processos.

Na operação comum de uma válvula de processo, o usuário somente controla se a válvula está aberta ou fechada. Com o uso do posicionador, é possível controlar a porcentagem de abertura da válvula.

Os posicionadores podem ser pneumáticos, eletropneumáticos ou digitais.

Como funciona o posicionador eletropneumático

A função do posicionador é controlar a posição do atuador pneumático

Na maioria dos casos o posicionador é montado em cima de um atuador pneumático e por isso sua função fundamental é fornecer ar pressurizado ao atuador da válvula, de modo que a posição da haste ou eixo da válvula corresponda exatamente ao ponto de ajuste do sistema de controle. O feedback recebido pelo posicionador compara o sinal emitido pelo controlador com a posição da válvula e envia então ao atuador a pressão de ar necessária para ajustar a posição desejada de abertura ou fechamento.

O posicionador é conectado mecanicamente à haste da válvula ou ao eixo da válvula. Isso permite que a posição da válvula seja comparada com a posição solicitada pelo controlador. Quando um sinal de controle difere da posição do atuador da válvula, o posicionador se ajusta para atingir a posição desejada.

Controle com o sinal analógico de 4-20mA do posicionador

O posicionador recebe um sinal analógico de 4 a 20mA que indica qual a posição desejada que o posicionador coloque a válvula. O gráfico abaixo indica a abertura da válvula de acordo com a variação do sinal de entrada.

Tipos de posicionadores de válvulas

Existem alguns tipos diferentes de posicionadores de válvula disponíveis. Dependendo do tipo de posicionador, ele usa ar ou eletricidade para mover o atuador.

Listamos abaixo algumas das opções mais conhecidas.

Linear ou rotativo

Os posicionadores rotativos são usados para controlar válvulas que são atuados por rotação, como válvulas borboleta ou válvulas esfera. Já os posicionadores lineares são usadas para atuar válvulas que tem atuação vertical de seu eixo, como válvulas globo.

Puramente pneumáticos

Recebem sinais pneumáticos (geralmente 3-15 psig). O posicionador fornece ao atuador da válvula a pressão de ar correta para mover a válvula para a posição desejada. Os posicionadores pneumáticos são intrinsecamente seguros e podem fornecer uma grande quantidade de força para fechar uma válvula.

Eletropneumáticos

Recebem sinais elétricos (geralmente 4-20 mA). Eles executam a mesma função que os posicionadores pneumáticos, mas usam a eletricidade em vez da pressão de ar como um sinal de entrada. Esse é o tipo mais comum de posicionador encontrado no mercado.

Digitais

Os posicionadores digitais também são considerados eletropneumáticos, porém em vez de receber um sinal analógico (4 a 20mA, por exemplo), recebe um sinal digital (em forma de bits, como 00110001010111). Esses posicionadores normalmente tem um protocolo de comunicação como Fieldbus ou Hart. Esse tipo de posicionador normalmente possui funções avançadas de diagnostico e comunicação.

Vantagens no uso do posicionador de válvulas

Abaixo listamos algumas vantagens trazidas pelo uso do posicionador:

Aumenta o nível de controle do processo, podendo dosar o fluxo de passagem de acordo com a necessidade
O posicionamento e controle da válvula aumenta o rendimento do processo
Reduz as variações no processo
O mesmo setup pode ser usado para controlar diferentes tamanhos e tipos de válvulas

Uso do posicionador em sistemas de malha fechada

Posicionadores podem ser usados em diversas aplicações para controlar com maior precisão a pressão e temperatura dos fluidos, controlando assim o aquecimento e resfriamento de um sistema. Dentro de sistemas de troca de calor, o uso de uma válvula de controle automatizada pode ajudar a garantir a transferência eficiente de calor.

A introdução do posicionador de válvulas de processo permitiu um considerável aumento de precisão do sistema, o que influenciou significativamente a qualidade do produto final e reduziu o desperdício associado aos processos de fabricação. Quando sensores específicos de feedback foram adicionados, a precisão do sistema foi novamente aumentada. O circuito de controle é do tipo fechado, porque tem uma retroalimentação constante para comparar a posição real da válvula, comparando com a posição desejada.

Ao adicionar um posicionador pneumático ou eletropneumático à válvula, tanto atuadores de ação simples como de dupla ação podem ser precisamente posicionados e controlados.

Um computador, controlador, PLC, termostato ou outro dispositivo de controle elétrico envia um sinal elétrico analógico diretamente o posicionador eletropneumático. O sinal é baseado no ponto de ajuste do sistema desejado e modula a válvula linearmente mais aberta ou mais fechada. Por exemplo, um sinal de 4mA significa que a válvula estará fechada (0% aberta), um sinal de 20mA significa uma abertura de 100% da válvula e um sinal de 12mA abriria a válvula 50%.

Os trocadores de calor são um tipo comum de aplicação de controle de malha fechada, em que as válvulas de controle acionadas pneumaticamente e eletricamente podem ser usadas para regular água, vapor e condensado.