Caracterização estática e dinâmica de válvulas pneumáticas industriais.

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo sobre a caracterização estática e dinâmica de uma válvula do tipo globo controlada por um posicionador pneumático, utilizando a planta didática SMAR PD3-F. O estudo foi motivado por variações observadas no controle de nível de um tanque industrial, decorrentes de instabilidades no atuador pneumático Posicionador de Válvula (FY,do inglês Valve Positioner) (FY)-31. A configuração experimental envolveu a integração de sistemas elétrico, pneumático e hidráulico, interligados por uma rede digital FOUNDATION Fieldbus, e o uso do software System302 da SMAR em conjunto com o MATLAB e o toolbox OPC para aquisição e processamento dos dados. Nos ensaios estáticos, foram aplicados sinais do tipo degrau com amplitudes de 25%, 50%, 75% e 100% na entrada de controle do posicionador, a fim de avaliar o comportamento estacionário do sistema. Os resultados demonstraram variações médias de abertura da ordem de 0,3% em torno dos pontos de operação e diferenças de vazão de até 14 l/h entre os extremos analisados, indicando boa estabilidade e repetibilidade. Na análise dinâmica, foram empregados sinais senoidais e sinais chirp, com frequências variando de 5 mHz a 40 mHz. Verificou-se uma redução do valor percentual máximo de abertura da válvula com o aumento da frequência do sinal de referência, chegando a 7% para 40 mHz, além de um aumento da defasagem entre os sinais de controle e os valores reais de abertura, numa taxa média de 3,7°/mHz. Esses resultados evidenciam a influência da frequência de excitação no desempenho dinâmico da válvula e destacam a importância da caracterização experimental para o diagnóstico e aprimoramento do controle de atuadores pneumáticos em processos industriais.