Um controle de válvulas preparado para o futuro

Um sistema DCS futurista pode realizar o gerenciamento avançado de uma fábrica ou forno. Esses sistemas mais recentes podem ser baseados na web para que todos os tipos de usuários possam acessar a performance e os problemas da planta, a qualquer hora e em qualquer lugar com total segurança.

Novos sistemas de controle distribuído (DCSs) preparados para o futuro são projetados para atender aos requisitos de automação de processos de uma fábrica de cimento. Esses sistemas combinam todos os controles para vários aspectos da produção de cimento, incluindo processos, equipamentos, qualidade, supervisão, acionamento, otimização e requisitos de monitoramento de condições mecânicas em uma única plataforma. Eles podem se adaptar perfeitamente a diferentes necessidades operacionais, garantindo escalabilidade para os diversos requisitos da planta. Um DCS pode priorizar a confiabilidade, proporcionando operações consistentes e estáveis ​​na indústria de cimento. Ele utiliza uma interface amigável, o Valmet DNA UI (User Interface), e oferece ferramentas intuitivas para todos os níveis de usuário, desde operadores de sala de controle até gerenciamento corporativo, facilitando o monitoramento e a interação eficazes com o processo de produção. A interface do usuário usa tecnologia baseada na web, proporcionando excelente acesso a todos os usuários. Além disso, a nova arquitetura do DCS Valmet DNA pode ser projetada para atender a uma série de requisitos, incluindo:

• alta confiabilidade do sistema, graças a componentes de sistema comprovados
• uso flexível, alcançado pela portabilidade operacional
• necessidades sofisticadas de análise e relatórios
• tarefas e algoritmos de controle avançados.

Requisitos do DCS

Os DCSs devem ter ambientes multiusuários escaláveis ​​para engenharia simultânea. Eles permitem o gerenciamento do ciclo de vida de todas as aplicações de controle, barramentos de campo e dispositivos de campo, bem como o gerenciamento de documentos em rede. Além disso, ferramentas avançadas de diagnóstico oferecem fácil suporte de manutenção para aplicativos e hardware.

Segurança do DCS

A segurança de um DCS deve ser prioridade máxima. O DCS deve seguir práticas de defesa em profundidade, com proteção antivírus para nós baseados em Windows, uma arquitetura de rede segura com uma zona desmilitarizada entre a rede de controle e o sistema do escritório e alinhamento com os padrões de segurança cibernética do setor, garantindo a segurança de sistemas críticos de automação de produção.

Aplicações avançadas

O DCS deve oferecer um conjunto de aplicações avançadas que ofereçam insights em tempo real, análises preditivas e recomendações acionáveis, garantindo operação máxima e contínua, minimizando o tempo de inatividade e os custos de manutenção.

Duas aplicações avançadas adequadas que podem ser oferecidas isoladamente ou com o DCS são um sistema de imagem térmica visível e um software de otimização de malhas de controle. Um sistema de imagem térmica visível inclui uma câmera visível HD robusta, resfriada a ar, emparelhada com um sensor térmico de alta resolução para medições de temperatura do produto em tempo real. Projetado para observação e análise abrangentes de ambientes de fornos, o sistema de imagem térmica visível fornece qualidade de imagem incomparável desde a inicialização até condições de carga total.

Um software de otimização de malhas de controle, como o Valmet PlantTriage , monitora continuamente plantas e malhas industriais, identifica problemas, prioriza-os com base em fatores técnicos e econômicos, oferece análise de causa raiz e fornece ferramentas de análise, incluindo um recurso de ajuste de PID integrado, para resolução eficiente de problemas.

Reduzindo a experiência operacional em sistemas de fase densa

As fábricas de cimento lidam continuamente com altos custos operacionais e de manutenção de sistemas de fase densa. Portanto, são necessárias alternativas que reduzam despesas operacionais, bem como manutenção e tempo de inatividade. Certos projetos de válvulas podem ajudar a atingir esses objetivos. Alguns dos tipos comuns incluem válvulas de guilhotina, válvulas de comutação e válvulas borboleta. Além disso, um tipo de válvula que está ganhando popularidade é a válvula de mangote de alta qualidade.

Em sistemas de fase densa, uma válvula que possui restrições ou componentes metálicos, como flappers ou discos no fluxo da tubulação, está sujeita a desgaste extremo. Mesmo uma lâmina de guilhotina com o menor vazamento rapidamente se transforma em alto vazamento devido ao desgaste abrasivo de alta velocidade que o cimento seco cria. Com o tempo, as pontas das lâminas ficam com bordas irregulares devido ao desgaste, o que requer manutenção e reparos de alto custo. A solução ideal é que a válvula não tenha cavidades para acúmulo do cimento seco. Além disso, é essencial que a válvula tenha passagem 100% livre na posição aberta para manter as velocidades e o desgaste baixos. Uma válvula de mangote atende a esses critérios. Quando a válvula está totalmente aberta, ela é literalmente uma extensão do tubo com uma abertura 100% livre através do centro da válvula. A única parte em contato com o meio é uma luva de borracha que tem o diâmetro exato da tubulação em que está instalada. Quando a válvula está fechada, ela fica totalmente estanvada e elimina o desgaste da velocidade. Muitas fábricas de cimento usam tubulações revestidas de borracha e entendem as propriedades de resistência à abrasão da borracha.

A válvula também deve fechar igualmente na parte superior e inferior e encontrar-se na linha central da tubulação quando fechada. O fechamento de ambos os lados ajuda a reduzir o estresse causado pelo estiramento excessivo da luva de borracha em uma válvula de mangote flexível. Em muitos casos, uma válvula de mangote de alta qualidade ajuda a reduzir significativamente os gastos operacionais quando comparada a outros tipos de válvulas em um sistema de fase densa. O reparo de uma válvula de mangote é de baixo custo e pode ser realizado no local com uma luva de borracha de reposição, sem a necessidade de ferramentas especiais ou treinamento extensivo da equipe de manutenção. Finalmente, uma válvula de alta qualidade com mecanismo de parafuso fechado é sempre fácil de operar pelas equipes de manutenção.

Entrega de agente de moagem

Um sistema plug-and-play de três bombas em uma fábrica de cimento: entregue, testado e operacional. 

A entrega do agente de moagem pode ser aprimorada para reduzir o custo operacional e reduzir o tempo para reescovar as bombas e reprogramá-las selecionando melhores tecnologias de bombeamento, como bombas peristálticas.

Uma bomba peristáltica tem as seguintes vantagens:

• pode operar a seco sem danos.
• pode realizar tarefas de elevação de sucção e fornecer pressões mais altas do que algumas bombas alternativas usadas em fábricas de cimento.
• uma bomba peristáltica pode bombear polpas com até 80% de sólidos.
• pode inverter a direção de fluxo.
• na maioria dos casos, o único componente de reparação é um conjunto de tubo de plástico ou uma mangueira de borracha.
• as bombas peristálticas podem ser capazes de uma redução de 5000:1, o que fornece imensa precisão na entrega de produtos químicos caros.

As bombas peristálticas ganharam popularidade devido à sua confiabilidade, bem como à sua simplicidade e facilidade de reparo, com conjuntos menores sendo substituídos em 1-2 minutos.

Plug and play

Qualquer cliente de cimento adquire um sistema de bomba embalado em vez de bombas independentes. Muitas fábricas de cimento requerem múltiplas bombas peristálticas e essas bombas podem ser montadas em um skid com auxiliares como amortecedores de pulsação, válvulas de alívio de pressão, válvulas de corte de segurança e medidores. Todos os equipamentos são montados em um ambiente seguro e eficaz pré-projetado para as bombas. Todo o pacote de skid pode ser entregue à fábrica de cimento com a realização de um teste de aceitação de fábrica. Todo o pacote é plug and play, necessitando apenas de conexões elétricas e tubulações para acionar as bombas. A vantagem para a fábrica de cimento é que todo o sistema é projetado de forma que as bombas tenham todos os auxiliares benéficos no skid para fornecer as condições mais ideais para as bombas, melhorando o desempenho da bomba, reduzindo os riscos de instalação acidental e melhorando a vida útil da bomba.

Duas válvulas de mangote de alta qualidade utilizadas em sistema de fase densa para transporte de isolamento e distribuição de cimento seco abrasivo.

Controle e monitoramento de uma válvula on/off automatizada

A manutenção baseada em condições, baseada em dados de diagnóstico avançados, tornou-se uma prática comum na indústria de processos. Os posicionadores inteligentes fornecem uma ampla gama de dados de diagnóstico para válvulas de controle. E quanto às válvulas on/off? Recursos de diagnóstico estão disponíveis usando posicionadores on/off mais avançados, que resolvem desafios exclusivos por meio do controle inteligente de válvulas. Sinais para monitorar e relatar a posição da válvula são enviados ao DCS/PLC. A posição da válvula acionada é controlada quando o dispositivo possui uma válvula solenóide de bobina simples ou dupla integrada. A fácil integração em sistemas de controle existentes é possível para E/S convencionais – à prova de explosão ou intrinsecamente seguras – bem como para instalações AS-Interface e DeviceNet. Os botões touch no módulo reduzirão o tempo de comissionamento da válvula. Além disso, a inteligência integrada pode identificar a válvula pelo número da etiqueta e piscar as luzes do posicionador da válvula para localizá-la à distância.

Monitoramento baseado na condição da válvula por meio do acesso remoto a válvulas automatizadas.  

O que permite a manutenção condicionada para válvulas on/off é selecionar um posicionador de válvula com diagnóstico sem fio usando um aplicativo iOS / Android. Essa função permite o comissionamento e operação de válvulas on/off enquanto estão no estágio de não comunicação com o PLC e monitora vários diagnósticos durante o modo de comunicação.

Outra vantagem é obter diagnósticos de contagem de ciclos, tempo de abertura/fechamento e temperatura. Imagine ser capaz de identificar se uma válvula está presa na posição intermediária ou encontrar outros problemas. É possível até mesmo registrar informações de manutenção para revisão e exportação como um arquivo .CVS. A manutenção pode ser programada em horários mais eficazes e evitar paradas não planejadas. Agora tenha esses dados prontamente visíveis em um aplicativo a partir de um local seguro. Essas soluções existem.

Operando a porta para a digitalização

É fácil ver como posicionadores de válvula on/off mais avançados estão abrindo as portas para a digitalização de aplicações on/off. Eles fornecem soluções flexíveis e altamente confiáveis ​​para permitir a manutenção baseada em condições para aplicações on/off. Uma vantagem significativa é quando o dispositivo escolhido possui adaptabilidade universal. Considere os benefícios de poder padronizar um posicionador com capacidade de tensão universal adequada para atuadores pneumáticos de simples ação/retorno por mola e de  dupla ação e com capacidade de  retroalimentação de ar  evitando o ingresso de contaminantes do ar. Multiplique esses benefícios quando a conexão direta do atuador a diferentes tipos/tamanhos de atuadores for mais rápida e simples com uma interface de baixo perfil e montagem embutida usando padrões internacionais VDI/VDE. Essa solução integrada resulta na substituição de instalações existentes de válvulas solenóides e chaves de fim de curso à medida que você mantém estoque reduzido por meio da implementação de um posicionador de válvula discreto que melhora a performance operacional para aplicações on/off usando manutenção baseada em condições.

Texto de Todd Loudin. Texto publicado originalmente na edição de janeiro de 2024 da International Cement Review.