O que é Bench Set?
O termo “bench set” (configuração de bancada) origina-se da prática de colocar o conjunto do atuador na bancada para ajustar a compressão da mola do atuador. Ao desacoplar o atuador da válvula, asseguramos que ele esteja isolado das forças da haste da válvula.
Os atuadores de válvula fornecem a força necessária para mover o conjunto interno da válvula de controle. Para garantir o posicionamento preciso de uma válvula de controle, é essencial que haja uma relação calibrada entre a força aplicada e a posição da válvula. A maioria dos atuadores pneumáticos utiliza a Lei de Hooke para converter a pressão de ar aplicada na posição da haste da válvula, garantindo assim a precisão e a eficácia no controle do fluxo.
Onde
𝐹 = Força aplicada à mola em newtons (métrica) ou libras (britânica)
𝑘 = Constante de elasticidade, ou “constante de mola” em newtons por metro (métrica) ou libras por pé (britânico)
𝑥 = Deslocamento da mola em metros (métrico) ou pés (britânico)
Para garantir um posicionamento preciso da válvula, é fundamental que exista uma relação calibrada entre a força aplicada pelo atuador e a posição da própria válvula. Essa relação garante que a válvula se mova exatamente até o ponto desejado, controlando o fluxo com alta precisão e confiabilidade.
A maioria dos atuadores pneumáticos utiliza um princípio fundamental da física: a Lei de Hooke. Essa lei estabelece que a deformação de uma mola é diretamente proporcional à força aplicada a ela. No contexto dos atuadores pneumáticos, isso significa que a pressão do ar comprimido aplicada ao atuador é traduzida em um movimento linear da haste da válvula.
A Lei de Hooke é uma relação linear que descreve como a deformação de uma mola é proporcional à força aplicada. Matematicamente, essa relação é expressa como ( F = k \cdot x ), onde ( F ) é a força, ( k ) é a constante da mola, e ( x ) é a deformação.
Quando consideramos um atuador, como um pistão ou um diafragma, que aplica essa força, podemos explorar a relação entre a pressão do fluido atuante e a força gerada. A força (( F )) aplicada pelo atuador pode ser descrita pela fórmula ( F = P * A ), onde ( P ) é a pressão do fluido e ( A ) é a área de trabalho do pistão ou diafragma, que é constante.
Substituindo a expressão da força na Lei de Hooke, temos:
Assim, podemos reescrever a Lei de Hooke para incluir a pressão e a área do atuador, resultando na equação:
Esta equação mostra como a pressão do fluido é proporcional à deformação da mola e inversamente proporcional à área do pistão ou diafragma.
O atuador, como o próprio nome sugere, é o responsável por fornecer a força necessária para mover a válvula entre suas posições totalmente fechadas e totalmente abertas. Essa força é geralmente obtida através de ar comprimido, que atua sobre um diafragma ou pistão dentro do atuador, gerando o movimento desejado.
Para que a válvula opere com precisão e atenda às demandas do sistema, o acoplamento entre o atuador e o corpo da válvula precisa ser perfeito. Essa união deve garantir que a força do atuador seja transferida de forma eficiente para a haste da válvula, permitindo o movimento completo da guarnição e, consequentemente, a modulação precisa do fluxo. Um padrão comum para atuadores de válvulas de controle pneumático é de 3 a 15 PSI.
Explicação do Vídeo
No vídeo acima esta sendo explicado o que é o Bench Set, que nada mais é que a verificação do curso do atuador em relação a pressão aplicada. Iniciamos o processo identificando na plaqueta qual o range de pressão necessária para que o atuador assuma o curso total neste caso do vídeo a configuração ajuste de bancada ( Bench Set) está configurado para aplicação e de 3 a 11 psi, para um curso nomina da válvula de 3/4″ ( três quartos de polegada). Ter conhecimento dessa informação e crucial porque define como já comentado qual a faixa de pressão necessária para que a válvula percorra todo o seu curso nominal da válvula sem a presença de força da válvula( fricção da gaxeta e pressão do fluido da linha).
Em resumo com base nessas informações fica fácil de entender que existe uma relação direta entre a pressão aplicada e o deslocamento da válvula em seu curso.
Como este é um atuador de ação direta, a conexão de ar está na parte superior da carcaça do diafragma, e tenho a capacidade de mudar o sinal de pressão com este regulador operado manualmente. Observe que a haste da válvula e a haste do atuador não estão acopladas. A 0 psi, a mola está empurrando o atuador para a parada superior de curso. Isso é importante porque o bench set é sempre calibrado a partir da parada superior de curso. A haste não se move conforme aumento a pressão de 0 a 3 psi devido à compressão inicial da mola.
Acoplamento Mecânico
Para que a válvula opere com precisão e atenda às demandas do sistema, o acoplamento entre o atuador e o corpo da válvula precisa ser perfeito. Essa união deve garantir que a força do atuador seja transferida de forma eficiente para a haste da válvula, permitindo o movimento completo da guarnição e, consequentemente, a modulação precisa do fluxo. Na prática, existem apenas dois ajustes mecânicos principais ao acoplar um atuador de diafragma pneumático a uma válvula de haste deslizante:
Ajustes Mecânicos: A Sintonia Fina do Acoplamento
Embora o processo de acoplamento possa parecer complexo, na realidade, ele envolve apenas dois ajustes mecânicos simples:
Conexão da Haste: Este ajuste une as hastes do atuador e do corpo da válvula, garantindo que elas se movam em conjunto como uma única haste. Ajuste crucial: É preciso garantir que nem o atuador nem o acabamento da válvula impeçam o curso total da guarnição, permitindo a abertura e o fechamento completos da válvula.
Ajuste da Mola: A mola, presente no atuador, serve para retornar a válvula à sua posição inicial quando a pressão do ar é removida. O ajuste da mola deve ser feito de acordo com a faixa de pressões de ar desejada para o sistema (geralmente entre 3 e 15 PSI) e com as características da válvula e do atuador.
Observe na figura 2 acima , a válvula a esquerda a válvula está totalmente fechada quando a válvula está nessa posição , o plugue repousa completamente no assento, nesta posição o indicador deve estar na parte inferior do curso indicando a posição inicial. A válvula a direita indica que a válvula está na posição de totalmente aberta nessa posição o indicador deve estar na parte superior do curso indicando o curso máximo da válvula, nessa posição diafragma do atuador atinge seu limite superior. Isso é o que deve ocorrer quando o conector da haste está ajustado corretamente.
Se o conector da haste estiver ajustado de forma que o atuador e as hastes da válvula estejam muito afastados (ou seja, o comprimento total da haste for excessivamente longo), o diafragma do atuador atingirá o limite superior de seu curso antes que o plugue da válvula atinja a posição totalmente aberta. Isso resulta em uma válvula que nunca pode abrir completamente.
Ajustando o Conector da Haste: Um Passo a Passo
O ajuste do conector da haste geralmente envolve os seguintes passos:
- Posicione a válvula na posição totalmente fechada: Certifique-se de que o plugue da válvula esteja assentado completamente no assento.
- Ajuste o conector da haste: Ajuste o comprimento do conector da haste para que as hastes do atuador e da válvula estejam alinhadas quando a válvula está na posição totalmente fechada.
- Verifique o curso da válvula: Abra e feche a válvula manualmente, observando o indicador de curso. O indicador deve indicar “totalmente aberto” quando o diafragma do atuador se aproxima do limite de curso superior.
- Faça ajustes finos: Se necessário, faça pequenos ajustes no conector da haste até que a válvula abra e feche completamente, com o indicador de curso indicando corretamente as posições “totalmente aberta” e “totalmente fechada”.
Dicas Importantes:
- Consulte o manual do fabricante do atuador e da válvula para obter instruções específicas sobre o ajuste do conector da haste.
- Utilize ferramentas adequadas para realizar o ajuste com precisão.
- Tenha cuidado para não danificar o atuador, a válvula ou o conector da haste durante o ajuste.
- Se você não se sentir confortável para realizar o ajuste por conta própria, procure um técnico qualificado.
Uma válvula de controle ajustada incorretamente dessa maneira nunca atingirá a capacidade de fluxo total, o que pode impactar negativamente o desempenho do sistema de controle.
Se o conector da haste for ajustado de modo que o atuador e as hastes da válvula estejam muito próximas (ou seja, se o comprimento total da haste for muito curto), o diafragma do atuador atingirá seu limite inferior antes que o plugue da válvula atinja a posição totalmente fechada. Isso resulta em uma válvula que nunca pode fechar completamente.
Portanto, para garantir a eficiência do sistema de controle, é essencial ajustar corretamente o conector da haste. Caso contrário, uma válvula que não fecha totalmente pode permitir vazamentos indesejados e comprometer a precisão do controle do fluxo, prejudicando o desempenho do sistema como um todo.
Uma válvula de controle que não pode fechar completamente representa uma condição extremamente perigosa. Se a válvula não conseguir interromper o fluxo de fluido, o processo em que ela está instalada pode ser comprometido, apresentando riscos significativos à segurança e à operação do sistema.
Para evitar essa situação, é crucial ajustar corretamente o comprimento da haste, utilizando o conector da haste. Após isso, o ajustador da mola deve ser calibrado para a pressão adequada do conjunto de bancada. O conjunto de bancada é a pressão de sinal pneumático necessária para levantar o plugue do assento da válvula. Por exemplo, em uma válvula de controle com abertura por ar e faixa de sinal de 3 a 15 PSI, a pressão do conjunto de bancada deve ser de 3 PSI.
O conjunto de bancada é um parâmetro crítico, pois determina a força de assento (carga do assento) do plugue contra o assento quando a válvula está totalmente fechada. A pressão correta do assento é essencial para garantir um fechamento hermético, o que é vital para a segurança em muitos processos industriais.
Siga sempre as instruções do fabricante ao ajustar a pressão do conjunto de bancada em qualquer válvula de controle de haste deslizante. As instruções do fabricante geralmente fornecem diretrizes detalhadas sobre os procedimentos de ajuste do conector da haste e do ajustador da mola, assegurando que ambos os parâmetros sejam configurados corretamente para um desempenho seguro e eficaz da válvula.
Válvulas de Controle: Como Restaurar ? – Dicas de Instrumentação (dicasdeinstrumentacao.com)