Instrutor: Edson Pires da Silva Elemento Final de Controle Instrutor: Edson Pires da Silva

Sumário Elementos finais de controle O que é uma válvula? Tipos de Válvulas. Funcionamento das válvulas. Atuadores Controle de motores Inversores de frequência Softstarter

Elementos Finais de Controle São mecanismos que variam a quantidade de material ou de energia em resposta ao sinal enviado pelo controlador a fim de manter a variável controlada em um valor (ou faixa de valores) predeterminado. INVERSORES FREQÜÊNCIA RESISTÊNCIAS ELÉTRICAS MOTOR TRIFÁSICO BOMBAS DE SUCÇÃO DAMPER REGULADOR DE VAZÃO VÁLVULAS DE CONTROLE   A válvula de controle é o elemento final mais usado nos sistemas de controle industrial. Em sistemas de controle de gases e ar também é usado o damper. Encontramos também outros elementos, tais como: bombas, resistências elétricas, motores, inversores de frequência, cilindros, etc. - Exemplos de elementos finais de controle

O que é uma válvula? É um equipamento usado para modificar a vazão de um fluido em um processo. Como elemento final de controle, as válvulas são normalmente responsáveis pela manipulação da variável de processo. Quando falamos de válvula de controle podemos imaginar apenas a válvula, ou seja, o dispositivo mecânico instalado na tubulação que controla a passagem do produto, seja ele líquido, gás ou um mistura destes. Vamos nos referir às válvulas com um conjunto formado por três partes (vide figura a seguir): 1- A válvula propriamente dita, que restringe mecanicamente o produto na tubulação onde está instalada; 2- O atuador, que transforma a energia elétrica, pneumática ou hidráulica em movimento para a válvula; 3- O posicionador, um circuito eletrônico, eletropneumático ou eletro-hidráulico que controla o atuador para otimizar o funcionamento da válvula.

Tipos de válvulas Quanto a forma geométrica do elemento de restrição, as válvulas pode ser classificadas usualmente nos seguintes tipos: Borboleta; Globo; Gaveta; Esfera. - Tipos de válvula por elemento de restrição. - Partes de uma válvula.

Funcionamento das válvulas Temos abaixo a figura com o funcionamento da válvula de diafragma. - Fechamento e abertura de uma válvula.

Atuadores Constitui-se no elemento responsável em proporcionar a necessária força motriz ao funcionamento da válvula de controle. Dependendo basicamente do meio de produção da força motriz, o atuador utilizado em aplicações de controle modulado classifica-se em cinco tipos principais: Pneumático a mola e diafragma; Pneumático a pistão; Elétrico; Elétrico-hidráulico; Hidráulico. 

Atuadores lineares e rotativos Atuador Pneumático a mola e diafragma Atuador Elétrico Atuador Pneumático a pistão Atuador Elétrico-hidráulico

Controle de Motores C.A. A eletrônica de potência, com o passar do tempo, vem tornando mais fácil (e mais barato) o acionamento em velocidade variável de motores elétricos. Com isto, sistemas que antes usavam motores CC, pela facilidade de controle, hoje podem usar motores CA de indução graças aos Inversores de Frequências. Em paralelo ao avanço da eletrônica de potência, a microeletrônica, por meio de microprocessadores e microcontroladores, tem auxiliado muito o acionamento de máquinas CA, permitindo a implementação de funções complexas num tempo de processamento cada vez mais curto. A título de exemplo, podemos citar que motores de indução acionados por meio de Inversores de Frequência podem substituir, com vantagens, os sistemas de controle de fluxo com válvulas (bombas) ou dampers (ventiladores)

Inversor de Frequência O inversor de frequência é o equipamento capaz de controlar a velocidade de motores elétricos, através de alterações de tensão e frequência na rede elétrica que alimenta o motor. Para isso é necessário informar ao inversor, as características básicas do motor, para que o inversor possa controlá-lo. Estas características vêm na placa de identificação do motor: tensão, corrente, frequência e potência. Inversor - Diagrama de interligação do inversor e do motor.

Vantagens do uso de Inversores O sistema de controle por variação de velocidade de uma bomba (por exemplo) apresenta as seguintes vantagens: melhoria na eficiência do sistema pelo casamento da característica da bomba com a característica do sistema e otimização do ponto de trabalho; limitação da corrente de partida; partidas e paradas suaves do sistema de bombeamento, evitando picos na rede de energia elétrica e esforços na tubulação; aumento da vida útil da bomba devido à eliminação do desequilíbrio interno de pressões, fonte causadora do desgaste mecânico; utilização de motores de indução trifásicos, padronizados, que requerem menor manutenção, a prova de tempo ou atmosferas quimicamente agressivas;

Softstarter A chave de partida a estado sólido consiste de um conjunto de pares de tiristores (SCR’s) ou combinações de tiristores / diodos, para cada fase do motor. O ângulo de disparo de cada par de tiristores é controlado eletronicamente para aplicar uma tensão variável no motor durante a aceleração. Este comportamento é, muitas vezes, chamado de partida suave (soft-starter). No final do período de partida, ajustável, a tensão atinge seu valor pleno após uma aceleração suave ou uma rampa ascendente, ao invés de ser submetido à transição brusca. Com isso, consegue-se manter a corrente de partida próxima da nominal e com suave variação, como desejado.

Vantagens e desvantagens As vantagens de utilização do soft-starter são muitas: Corrente de partida próxima à corrente nominal. Não existe limitação do número de manobras/hora. Longa vida útil, pois não possui partes eletromecânicas móveis. Torque de partida próximo do torque nominal. Pode ser empregada também para desacelerar o motor.   Como era de se esperar há desvantagem no uso do soft-starter, quando se emprega motores com a potência baixa, pois o custo aumenta à medida que se diminui a potência.