Aplicações de Controle de Temperatura

O controle de temperatura do processo pode ser achieved usando controles elétricos, pneumáticos, eletropneumáticos e auto-acionados. Este Módulo detalha algumas aplicações comuns, incluindo vasos de processo, trocadores de calor e controle de segurança em alta temperatura.

Existem várias razões para usar controles de temperatura automáticos para aplicações de vapor:

1. Para alguns processos, é necessário controlar a temperatura do produto dentro de limites bastante próximos para evitar que o produto ou material sendo processado seja danificado.
2. O flash de vapor a partir de tanques em ebulição é um incômodo que não só produz condições ambientais desagradáveis, mas também pode danificar a estrutura do edifício. Controles de temperatura automáticos podem manter tanques quentes logo abaixo da temperatura de ebulição.
3. Economia.
4. Qualidade e consistência da produção.
5. Economia de mão de obra.
6. Controle de conforto, para aquecimento de espaço.
7. Segurança.
8. Para otimizar taxas de produção em processos industriais. O sistema de controle de temperatura empregado deve ser compatível com o sistema, e capaz de responder às mudanças na carga térmica. Por exemplo:

Controle de temperatura auto-acionado de operação direta

Descrição O tipo de controle de temperatura auto-acionado de operação direta usa a expansão de líquido em um sensor e capilar para mudar a posição da válvula. Vantagens:

1. Barato.
2. Pequeno.
3. Fácil de instalar e comissionar.
4. Instalação de um único ofício.
5. Muito robusto e extremamente confiável.
6. Tolerante a condições imperfeitas de vapor e a ser superdimensionado.
7. Princípio auto-acionado significa que nenhuma energia externa é necessária.
8. Simples para dimensionar e selecionar.
9. Muitas opções estão disponíveis, como diferentes comprimentos de capilar e faixas de temperatura. Desvantagens:
10. O controle é ‘autônomo’, e não pode se comunicar com um controlador remoto ou PLC (Controlador Lógico Programável), embora um corte de alta temperatura possa sinalizar o fechamento através de uma chave.
11. Tamanhos limitados.
12. Classificações de pressão limitadas.
13. Turndown limitado.
14. Sensores tendem a ser muito maiores que os equivalentes pneumáticos e eletrônicos e também muito mais lentos. Aplicações: As aplicações incluiriam aquelas com vazões baixas e constantes:
15. Pequenas panelas camiseta.
16. Linhas de tracer.
17. Calandras.
18. Pequenos tanques.
19. Banhos de ácido.
20. Pequenos calorificadores de armazenamento.
21. Pequenas baterias de aquecedores.
22. Aquecedores unitários. Ponto a observar: A banda proporcional é influenciada pelo tamanho da válvula.

Descrição O controlador de temperatura auto-acionado operado por piloto usa a expansão de líquido em um sensor e capilar para operar uma válvula piloto, que por sua vez muda a posição da válvula principal. Vantagens:

1. Fácil de instalar e comissionar.
2. Instalação de um único ofício.
3. Muito robusto.
4. Princípio auto-acionado significa que nenhuma energia externa é necessária.
5. Simples para dimensionar e selecionar.
6. Ajuste remoto (opção).
7. Pode ser ligado e desligado (opção).
8. Ponto de ajuste duplo (opção). Desvantagens:
9. O controle é ‘autônomo’, e não pode se comunicar com um PLC.
10. Pequenas folgas dentro do corpo da válvula significam que o vapor deve ser limpo e seco para garantir longevidade, mas isso pode ser achieved instalando um filtro e separador antes da válvula.
11. Controle somente proporcional, no entanto, o desvio proporcional é muito menor que para controles auto-acionados de operação direta. Aplicação:
12. Panelas camiseta.
13. Linhas de tracer.
14. Tanques.
15. Banhos de ácido.
16. Calorificadores de armazenamento de água quente.
17. Baterias de aquecedores.
18. Aquecedores unitários. Ponto a observar:
19. As faixas de temperatura dos controladores tendem a ser mais estreitas que as dos controles auto-acionados de operação direta.
20. A instalação deve incluir um filtro e separador.

Controle de temperatura pneumático

Descrição Esses sistemas de controle podem incluir:

• Funções P + I + D para melhorar a precisão sob condições de carga variáveis.
• Ponto(s) de ajuste, que podem ser ajustados remotamente. Vantagens:

1. Muito preciso e flexível.
2. Sem limite no tamanho da válvula dentro dos limites da faixa de válvulas.
3. Excelente taxa de turndown.
4. Adequado para ambientes perigosos.
5. Nenhuma alimentação elétrica necessária.
6. Operação rápida significa que respondem bem a mudanças rápidas na demanda.
7. Muito poderoso, e pode lidar com altas pressões diferenciais. Desvantagens:
8. Mais caro que controles de operação direta.
9. Mais complexo que controles de operação direta. Aplicação:
10. Que precisam de controle de temperatura preciso e consistente.
11. Com vazões variáveis e altas, e/ou pressão a montante variável.
12. Que requerem segurança intrínseca. Ponto a observar:
13. Uma fonte de ar limpo e seco é necessária.
14. Um positioner de válvula é geralmente necessário, exceto para as aplicações menores e mais simples. O ar é continuamente ventilado do positioner e do controlador, e há necessidade de garantir que este fluxo de ar quiescente seja aceitável para o ambiente.
15. Uma força de trabalho qualificada é necessária para instalar o equipamento, e pessoal de instrumentação para calibração e comissionamento.
16. O controle é ‘autônomo’, e não pode se comunicar diretamente com um PLC.
17. O modo de falha deve sempre ser considerado. Por exemplo, ‘mola para fechar’ em falha de ar é normal em sistemas de aquecimento a vapor, ‘mola para abrir’ é normal em sistemas de resfriamento.

Controle de temperatura eletropneumático

Descrição Esses sistemas de controle podem incluir:

• Funções P + I + D para melhorar a precisão sob condições de carga variáveis.
• Ponto(s) de ajuste podem ser ajustados remotamente, com a possibilidade de ramps entre pontos de ajuste. Vantagens:

1. ****Muito preciso e flexível.
2. Ajuste remoto e leitura.
3. Sem limite no tamanho da válvula dentro dos limites da faixa de válvulas.
4. Excelente taxa de turndown.
5. Operação rápida significa que respondem bem a mudanças rápidas na demanda.
6. Muito poderoso, e pode lidar com altas pressões diferenciais. Desvantagens:
7. Mais caro que controles auto-acionados ou pneumáticos.
8. Mais complexo que controles auto-acionados ou pneumáticos.
9. Alimentação elétrica necessária. Aplicação:
10. Que precisam de controle de temperatura preciso e consistente.
11. Com vazões variáveis e altas, e/ou pressão a montante variável. Ponto a observar:
12. ****Uma fonte de ar limpo e seco é necessária.
13. Uma força de trabalho qualificada é necessária para instalar o equipamento, pessoal elétrico é necessário para fontes de alimentação, e pessoal de instrumentação para calibrar e comissionar.
14. Pode fazer parte de um sistema de controle sofisticado envolvendo PLCs, registradores gráficos e sistemas SCADA.
15. O modo de falha deve sempre ser considerado. Por exemplo, ‘mola para fechar’ em falha de ar é normal em sistemas de aquecimento a vapor, ‘mola para abrir’ é normal em sistemas de resfriamento.
16. Provavelmente o sistema de controle mais comum - tem a sofisticação da eletrônica com a velocidade/potência da pneumática.

Controle de temperatura elétrico

Descrição Esses sistemas de controle podem incluir:

• Funções P + I + D para melhorar a precisão sob condições de carga variáveis.
• Ponto(s) de ajuste, que podem ser ajustados remotamente. Vantagens:

1. Tanto o controlador quanto o atuador da válvula podem se comunicar com um PLC.
2. Nenhuma fonte de ar comprimido necessária. Desvantagens: A velocidade de atuação relativamente lenta significa que são adequados apenas para aplicações onde a carga muda lentamente. Aplicação: Aquecimento de espaço de grandes volumes. Por exemplo; armazéns, oficinas, hangares de aeronaves, etc. Ponto a observar:
3. Segurança: Se a energia elétrica for perdida, a posição da válvula não mudará a menos que um atuador de retorno por mola seja usado.
4. Atuadores de retorno por mola são caros, volumosos e só podem fechar contra uma pressão limitada.

Controle de temperatura (outras possibilidades) - Estação de controle de temperatura paralela

Descrição Um arranjo, conforme mostrado na Figura 8.2.6, pode ser usado onde a razão entre as vazões máxima e mínima (o turndown de vazão) é maior que o máximo permitido para a válvula de controle de temperatura individual. Por exemplo, se uma aplicação específica precisa ser aquecida até a temperatura de operação muito rapidamente, mas a carga de operação é pequena, e as condições da planta ditam que controles auto-acionados devem ser usados. Para atender a aplicação:

1. Uma válvula e controlador, que poderiam satisfazer a carga de operação, seriam selecionados primeiro, e ajustados para a temperatura necessária.
2. Uma segunda válvula e controlador, capazes de fornecer a carga adicional para aquecimento, seriam selecionados, e ajustados a alguns graus abaixo da válvula de ‘carga de operação’. Esta válvula provavelmente será maior que a válvula de carga de operação. Com esta configuração:
3. Quando o processo estiver frio, ambas as válvulas de controle estão abertas, permitindo vapor suficiente para elevar a temperatura do produto dentro do período de tempo necessário.
4. À medida que o processo se aproxima da temperatura necessária, a válvula de ‘aquecimento’ modulará para fechada, deixando a válvula de ‘carga de operação’ modular e manter a temperatura.

Controle de segurança em alta temperatura

Descrição Existem muitas aplicações onde um dispositivo de corte de limite alto totalmente independente é desejável, ou até um requisito legal. Opções:

1. Um controle auto-acionado, onde a expansão do fluido libera uma mola comprimida em uma unidade de corte, e fecha instantaneamente a válvula de isolamento se a temperatura limite alta pré-ajustada for excedida. Este tipo particular de controle auto-acionado tem vantagens adicionais: a. Pode incorporar um microsswitch para indicação remota de operação. b. É melhor se tiver que ser redefinido manualmente, exigindo pessoal para visitar a aplicação e determinar o que causou o problema.
2. Atuador elétrico de mola para fechar, onde um sinal de sobretemperatura interromperá a alimentação elétrica e a válvula fechará. Isso pode ser acompanhado por um alarme.
3. Atuadores pneumáticos de mola para fechar, onde um sinal de sobretemperatura fará com que o ar operacional seja liberado do atuador. Isso pode ser acompanhado por um alarme. Aplicação: Serviços de água quente doméstica (DHWS) fornecendo água quente de uso geral a usuários como hospitais, prisões e escolas. Ponto a observar:
4. Pode haver um requisito legal para que o corte de alta temperatura seja totalmente independente. Isso significará que o dispositivo de corte de alta temperatura deve operar em uma válvula separada.
5. Geralmente, a válvula de corte de alta temperatura será do tamanho da tubulação, pois uma baixa queda de pressão é necessária através da válvula quando está aberta.