Um novo processo de teste de válvula de controle

11-06-2018 | Calibração

O teste de válvula automatizado procura por problemas sem interromper o funcionamento do equipamento

As válvulas de controle inteligente proporcionais têm papel fundamental no setor de processamento. Entretanto, avaliar o desempenho da válvula de forma precisa pode se tornar complicado, pois, envolve um tempo considerável e inesperado de inatividade, além de retirar as válvulas da linha de produção.

Válvula de controle HART para detecção de problemas do Testador de válvula de loop Fluke 710 mA no processo de fabricação da fábrica

As válvulas abrem e fecham de forma proporcional e o nível de deslocamento pode variar dependendo do sinal da variável de 4 a 20 mA aplicado à entrada de cada uma. Muitas válvulas apresentam um sinal de feedback que mostra a posição atual como porcentagem para abrir/fechar. A saída do sinal pode ser de 4 a 20 mA ou uma variável digital HART que representa um percentual de 0 a 100% do alcance operacional da válvula de controle.

Outro indicador chave do desempenho da válvula é a pressão que a válvula precisa exercer para se mover para a posição desejada. Por exemplo, a válvula pode ser programada para entender que quando 12 mA é aplicado, ela deve permanecer 50% aberta. Os eletrônicos inteligentes controlarão aquilo que for essencialmente um regulador de pressão inteligente para aumentar ou reduzir a pressão, conforme necessário, para mover o elemento de controle para a posição desejada.

Ao aplicar um sinal variante de mA e, ao mesmo tempo, monitorar a saída miliamperes ou a porcentagem de sinal de deslocamento, você saberá se uma válvula de controle está funcionando corretamente, além de seu alcance de funcionamento. Da mesma forma, monitorar e gravar a pressão aplicada ao elemento de controle final e, ao mesmo tempo, variar a entrada do sinal de 4 a 20 mA para a válvula, é um teste fundamental para identificar se uma válvula está emperrando. A relação entre pressão e mA ou posição da válvula é normalmente linear se a válvula estiver funcionando corretamente. Se for necessária pressão adicional, é possível atribuí-la à válvula emperrada e ela será exibida, se as medições forem registradas e apresentadas em gráficos. Ao registrar esses sinais, o desempenho da válvula pode ser documentado. Este teste documentado e seu resultado é muitas vezes chamado de “assinatura” da válvula.

As válvulas normalmente incluem indicadores manuais simples que lhe dão uma aproximação do percentual de deslocamento para uma configuração quando em operação. No entanto, esse indicador não mostra como a válvula irá operar sob condições dinâmicas e variáveis e sua precisão não é garantida.

Aqui está um guia para a operação típica de uma válvula quando um sinal de miliamperes é aplicado:

  • 3,8 mA - a válvula deve ser fechada com firmeza
  • 4,0 mA - a válvula deve permanecer fechada
  • 4,2 mA - a válvula deve ser ligeiramente aberta
  • 12 mA - a válvula deve aberta em 50%
  • 19,8 mA - a válvula deve ser aberta quase por completo
  • 20,0 mA - a válvula deve ser totalmente aberta
  • 20,2 mA - a válvula deve ser aberta com firmeza (apoiada no batente)

Os indicadores da válvula oferecem uma medição irregular

"O indicador na lateral da válvula pode indicar se ela está a 50%, mas como você pode saber se ela não está em 51% ou 49%? Você não sabe", diz Jim Shields, Gerente de produtos da Fluke Process Tools. "E, em muitos processos, isso pode fazer a diferença."

Os testes de desempenho mais sofisticados exigem a remoção da válvula e teste do seu desempenho em um "testador de válvula". Esses dispositivos de testes sofisticados são caros, o que está fora da realidade de muitas fábricas e lojas. É possível realizar outros testes usando a instrumentação de testes de especialidades HART, mas é difícil configurar e usá-los.

De fato, segundo um instrutor de processo de instrumentação, um técnico trabalhando com um assistente em um dia inteiro de testes consegue testar cerca de oito válvulas, ou cerca de uma por hora. Isso inclui pedir para o assistente puxar a válvula, trazê-la ao técnico na bancada e o técnico executar os testes enquanto o assistente faz as tarefas técnicas. Leva cerca de duas horas úteis para testar uma válvula.

O Testador de válvula de loop Fluke 710 mA realiza testes de assinatura na válvula de controle HART no processo de fabricação da fábrica

Automatizando o processo de teste

A Fluke apresentou recentemente uma ferramenta de calibração de loop que avalia rapidamente as válvulas para determinar se elas estão funcionando corretamente. A ferramenta poupa tempo e ajuda a evitar desconexões desnecessárias de boas válvulas de controle de seus processos. O Testador de válvula de loop Fluke 710 mA é o mais recente de uma geração de ferramentas projetadas para tornar os fluxos de trabalho avançados mais acessíveis aos técnicos de todos os níveis de habilidade, ao mesmo tempo em que oferece uma variedade de capacidades que são esperadas de uma ferramenta de calibração de loop.

O 710 inclui vários testes totalmente automatizados, incluindo o teste de assinatura, que avalia o desempenho de uma válvula inteligente proporcional com facilidade. Muitas vezes, o teste pode ser realizado em menos de cinco minutos. O teste de assinatura fornece uma verificação de status da válvula fácil de compreender, com níveis bom, mediano ou ruim.

"Você pode enviar o instrumentador menos experiente para testar as válvulas e determinar se é necessário entrar em contato com um especialista.", diz Shields. "Você não está puxando a válvula. É como puxar um motor, é um trabalho exaustivo."

Após a remoção da fiação de controle e da conexão dos cabos de teste do 710, o teste de assinatura alterna o sinal de miliamperes de 4 para 20 para 4 automaticamente e registra o feedback da válvula para determinar se ela se move corretamente. Ele também registra a pressão aplicada ao elemento de controle da válvula de 4 para 20 para 4 miliamperes, procurando por possíveis alterações de pressão linear em toda a faixa, ascendente e descendente.

Verifica se a válvula está em estado bom, mediano ou ruim

"Ao descrever como a pressão é usada para mover a válvula, você pode observar picos físicos na quantidade de pressão necessária para mover a válvula para um determinado ponto, mesmo se a posição em si for relativamente próxima à suposta posição", diz Shield.

Ao concluir o teste, você obterá uma avaliação do desempenho da válvula, que pode ser bom, mediano ou ruim. O 710 também irá gravar os dados para que você possa carregá-los no software de aplicação, onde análises mais detalhadas poderão ser feitas.

"Uma vez que o técnico fique confortável com a ferramenta e consiga executar os testes, será possível determinar se é necessário chamar um especialista", diz Shields.

Testador de válvula de loop Fluke 710 mA próximo da tela do computador exibindo o software ValveTrack

Melhores práticas: Linha básica e tendência

A melhor prática para manter as válvulas em funcionamento é estabelecer medições de desempenho para a válvula quando ela está em bom estado. Como a maioria das válvulas usa um sinal de entrada de 4 a 20 mA, uma ferramenta de teste com um sinal de saída em mA pode fornecer o sinal de entrada mA para acionar a válvula de controle durante todo seu funcionamento. O 710 é ideal para esta prática.

A documentação ocorre idealmente quando uma válvula é comissionada ou após uma substituição. O técnico registra a "assinatura" da válvula no estado ideal, avaliando a saída mA ou a porcentagem do alcance do sinal em relação ao sinal de entrada aplicado. A informação é armazenada junto à hora, número da etiqueta da válvula e à data de execução do teste. O software de gestão de calibração pode então ser usado para gerenciar essas informações.

Uma vez que as assinaturas de desempenho da linha base das válvulas tenha sido registrado, deve ser estabelecido um intervalo de manutenção para testar o desempenho das válvulas. O intervalo depende da intensidade do serviço de aplicação, robusto ou leve. Alguns dispositivos instalados em sistemas de segurança e de desligamento, por exemplo, devem ser verificados a cada três meses.

Quando puxar uma válvula

Se os dados avaliados indicarem que a válvula desenvolveu uma assinatura não-linear ou que ela possui desvios em curvas, a válvula pode desenvolver problemas que afetarão o desempenho e longevidade, o que pode exigir remoção para manutenção. Um indicador de que uma válvula está em estado "mediano" ou "ruim" no 710 é também um sinal para executar o ajuste do controlador da válvula e/ou a presença de um especialista para determinar a necessidade de testes mais abrangentes.

Quer saber mais?

Preencha nosso formulário de solicitação de breve demonstração e entraremos em contato com você para agendar uma demonstração pessoal por um engenheiro qualificado da Fluke. Você obterá uma demonstração interativa da instrumentação em seu local de trabalho com foco nas medições que você precisa. Você vai ver como nossos instrumentos são fáceis de usar e receberá treinamento e consultoria sobre o instrumento e seus acessórios relacionados. Assim, se você for comprar, certifique-se de selecionar o instrumento ideal a você, e aproveite-o ao máximo!

Obtenha uma demonstração gratuita