Malhas de Controlo Pneumático Poupam Água e Energia com "Filtros de Inertes”
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"Filtros de inertes" de design aberto ou fechado são um elemento importante nos processos de tratamento de água levados a cabo nos sistemas hidráulicos ou estações de tratamento de águas residuais (Figura 1). Estes removem materiais túrbidos e não-biodegradáveis, e suavizam, de-acidificam ou endurecem a água como desejado.
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Controlo manual ou uma válvula de corte automatizada? A tendência mundial é claramente direcionada para a automação. A automação permite poupar água e energia, particularmente água de descarga, e aumenta a fiabilidade operacional. Tal é ilustrado, por exemplo, pela automação pneumática de "filtros de inertes" num sistema hidráulico (waterworks).
ESTRUTURA, PROPÓSITO E FUNÇÃO DE "FILTROS DE INERTES" A função de um "filtro de inerte" é determinada pelo tipo, tamanho de partículas e estrutura do filtro ou material utilizado no filtro. Dependendo do propósito do filtro, o material pode ser, por exemplo,
areia, gravilha, hidroantracite ou carvão ativado em uma ou mais camadas. Geralmente, cinco a oito válvulas de corte serão necessárias para controlar um "filtro de inerte". Destas, até três válvulas de corte serão utilizadas com controlo em malha fechada, as restantes simplesmente em modo aberto/fechado. A água não tratada é canalizada através do material filtrante. A superfície grande das partículas nas quais o material túrbido fica retido cria o efeito filtrante. Quanto mais tempo o filtro está operacional, mais sujidade vai acumular, causando uma redução no caudal através do filtro. Se um filtro estiver altamente contaminado, a única solução é limpá-lo através da lavagem do filtro.
LAVAGEM DO FILTRO NECESSÁRIA O grau de contaminação pode ser determinado pelo caudal do fluido filtrado, o nível de água no filtro ou a pressão diferencial através da camada filtrante. A lavagem do filtro é levada a cabo com um programa especial de descarga de ar e água com a duração de alguns minutos. Dependendo do grau de contaminação da água não-tratada, será necessário realizar lavagens desde uma vez por semana até várias vezes por dia. Isto significa que as válvulas de corte terão tendência a operar raramente. É de grande relevância a fiabilidade de operação das válvulas de corte. Os principais tipos de válvulas de corte usados são válvulas de borboleta de “central-bearing” ou de duplo rolamento excêntrico, com válvulas de pistão ou guilhotina como válvula de controlo na saída do filtro. No caso de filtros de design aberto e elevado volume são frequentemente especificadas comportas ou açudes rotativos para a entrada e saída do fluido.
PNEUMÁTICA COMO ALTERNATIVA Independentemente das válvulas de corte serem atuadas por um movimento rotativo ou linear, um atuador pneumático e as soluções pneumáticas são uma alternativa interessante em termos de economia e tecnologia [1]. Isto aplica-se particularmente no que diz respeito ao custo total de propriedade.
Figura 1. Diagrama esquemático de um filtro de "inerte" numa aplicação hidráulica.
A pneumática oferece grande funcionalidade para o controlo de válvulas de corte e pode ser usada para conseguir uma ativação automática de funções de segurança apropriadas à situação de operação. Isto é especialmente útil no que toca ao comportamento das válvulas de corte em caso de falha de energia em que não
controlo das válvulas de corte de um "filtro de inerte". A Figura 6 mostra a solução convencional. Para as válvulas de corte com função de abertura/fecho, os atuadores pneumáticos e válvulas individuais com uma interface NAMUR são montadas diretamente sobre o atuador. A válvula de controlo para a saída do filtro está equipada com um atuador pneumático e um controlador de posição. Um quadro de comando está atribuído a cada "filtro de inerte". Os principais componentes do quadro de comando são um ecrã tátil para controlar a instalação e um PLC. Este está ligado ao nível superior de controlo,
consistindo num PLC de ordem superior e um sistema de visualização, através de uma ligação Ethernet. O PLC no quadro de comando controla as válvulas de corte, enquanto o PLC de ordem superior controla a descarga de sentido inverso dos "filtros de inertes" individuais. A Festo expandiu a solução convencional para incluir as seguintes funcionalidades: Um painel de controlo manual que permite o controlo da instalação a partir do quadro de comando até em caso de falha na alimentação elétrica; Uma solução mais robusta e flexível para a válvula de controlo. Esta permanece controlável mesmo sem
Em comparação com uma solução convencional com um controlador de posição, esta solução oferece diversas vantagens: Não requer tanta qualidade de ar comprimido como o controlador de posição anterior; O caudal maior das eletroválvulas utilizadas permite movimentos rápidos e funções de segurança, mesmo com atuadores grandes; A válvula de corte pode ser ajustada através do painel de controlo manual mesmo sem alimentação elétrica; O operador já não precisa de ir até à válvula de corte, já que pode fazer alterações de parâmetros diretamente no quadro de comando. Globalmente, esta solução é mais económica do que a solução convencional.
BIBLIOGRAFIA [1]
Rieger, W.; Herrmann, C.; Torney, M.: Transparenz im Kostendschungel – Total Cost of Ownership entscheidet über langfristige Wirtschaftlichkeit von Antriebslösungen für Industriearmaturen (“Transparency in the Costs Jungle – Total Cost of Ownership is the Crucial Factor in Determining the Long-Term Cost-Effectiveness of Actuator Solutions for Industrial Shut-Off Valves”), P&A November 2007, pages 65-68;
[2]
Rieger, W.: Vorteile für Armaturenanwender durch Systemlösungen (“Advantages for Shut-Off Valve Users through System Solutions”), “Industriearmaturen” Issue 3, September 2007, pages
Figura 8.
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posição no quadro de comando.
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Figura 7. Solução de automação Festo com terminal de válvulas e integração da função de controlador de
A Figura 7 mostra a nova solução. As maiores diferenças são: terminal de válvulas em vez de válvulas individuais, integração de um painel de controlo manual pneumático e eliminação do controlador de posição através da distribuição da sua função por 3 componentes: sinal de retorno da posição da válvula de corte através de um sensor com uma saída analógica de 4 a 20 mA, ativação do atuador por uma eletroválvula 5/3 no terminal e deslocação do software controlador para o PLC.
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energia elétrica. Os parâmetros para o controlador podem ser centralmente definidos no quadro de comando; Elevada fiabilidade, não apenas durante o comissionamento mas também durante a operação normal.