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Uma nova abordagem para a instrumentação eficiente de válvulas

Válvulas de processo automatizadas acionadas por atuadores pneumáticos sempre precisam de componentes de instrumentação pneumática e ou eletro-pneumática para construir as funcionalidades específicas necessárias para cada aplicação. Normalmente, esses componentes de instrumentação são montados em volta do atuador. O número de componentes de instrumentação disponíveis no mercado é enorme. Além disso, até mesmo as funcionalidades mais comuns podem ser construídas de várias formas diferentes.

Isso resulta em uma combinação complexa de componentes e sistemas em uma unidade, criando desafios para executar as operações da instalação sem problemas quando se trata de estoque de peças sobressalentes, funções de serviço, trabalho de modificação ou reparo em caso de mau funcionamento de componentes. Com esses desafios inevitáveis, é possível tornar mais simples e fácil a instrumentação das válvulas?

Desafio do usuário final
Os usuários finais normalmente especificam apenas os componentes da instrumentação que estão conectados ao sistema DCS ou ESD, como a válvula solenóide, o posicionador ou a chave de fim de curso. Esses componentes adicionais podem ser especificados com base em propriedades técnicas ou em uma marca e modelo de produto específicos. Entretanto, a funcionalidade necessária pode exigir mais do que apenas os componentes que um cliente tenha especificado. Dependendo do meio do processo e condição climática, também outros materiais de componentes e faixas de temperatura podem ser especificados de forma genérica - mas as especificações não vão além disso. Portanto, a padronização ocorreu em algum nível, mas ainda deixa a porta aberta para lidar com uma ampla faixa de componentes diferentes. Isso resulta em usuários finais que têm um grande número de diferentes componentes de instrumentação, instalados em uma planta, e até mesmo as funcionalidades mais comuns são construídas de várias formas diferentes.

Soluções individuais modificadas
Como o número de componentes de instrumentação disponíveis no mercado é enorme, várias marcas, séries de produtos paralelos e diferentes tipos de componentes podem ser usados para executar as mesmas funções. Os fornecedores de montagem de válvulas têm suas próprias práticas estabelecidas sobre como acumular certas funcionalidades de válvulas. Eles também fornecem geralmente a sua própria seleção preferida de componentes. Além disso, as funcionalidades de válvulas idênticas podem ser acumuladas a partir da seleção de muitos tipos diferentes de componentes. As funcionalidades básicas mais comuns das válvulas de processo automatizadas são on/off, válvulas de emergência (ESD), controle, e controle com ou sem funções de segurança de falha. A responsabilidade de dimensionar e selecionar os componentes para acumular essas funcionalidades faz parte do escopo do conjunto da válvula do vendedor. Mesmo seguindo estritamente as especificações do cliente, cada seleção de instrumentação é uma solução individual modificada. A vantagem de uma solução individual modificada é ser feita sob medida para a válvula específica. A desvantagem é o grande número de variações entregues, que os clientes precisam se esforçar para acompanhar. Portanto, é justo dizer que a instrumentação do conjunto da válvula relacionada tem sido até agora apenas uma seleção de componentes individuais, e não foi seriamente padronizado ou desenvolvido como um produto.

Objetivos do usuário final
Os objetivos do usuário final relativos à instrumentação relacionada ao conjunto da válvula incluem o seguinte:

  • Confiabilidade: O principal objetivo é a confiabilidade. Tempo de inatividade da produção da planta por qualquer razão não planejada, resulta em perda de produção, mesmo que seja causada por um único componente de instrumentação. Componentes e sistemas comprovados e testados são fundamentais para o sucesso.
  • Menor custo total de propriedade: Reduzir as despesas operacionais e de capital é essencial. Isso pode ser alcançado com preços competitivos e um longo ciclo de vida dos componentes.
  • Tamanho do estoque de peças sobressalentes: O número de diferentes tipos de componentes usados em uma instalação tem correlação direta com o tamanho do estoque de peças sobressalentes.
  • Facilidade de instalação e manutenção: O tempo de teste e instalação durante o comissionamento deve ser o mais curto possível. A manutenção precisa ser fácil com rápido rastreamento e trocas de componentes com falha.
  • Espaço e peso reduzidos: Conjuntos de válvulas menores permitem uma disposição mais compacta da tubulação. Um design leve e compacto é menos sensível a problemas de vibração e não requer suporte adicional.
  • Especialização em pessoal de manutenção: Um número mínimo de diferentes tipos de componentes e sistemas de instrumentação facilitam o trabalho do pessoal de manutenção

Figura 1: Exemplo de Ideologia do painel de instrumentação da Metso: A válvula solenoide é a peça não padronizada do painel; o resto dos componentes são padronizados.

Nova abordagem para superar desafios
Para superar esses desafios, a Metso desenvolveu uma maneira completamente nova de acumular funcionalidades de instrumentação. O produto, chamado de painel de instrumentação Metso, apresenta uma variedade das funcionalidades mais comuns de controle de válvulas de processo. Normalmente, essas funcionalidades estão relacionadas aos tempos de operação da válvula e aos modos de falha. O painel de instrumentação foi projetado para satisfazer as necessidades mais restritivas dos clientes e suportar os ambientes mais desafiadores de instalações.

O painel de instrumentação Metso para a fácil seleção de instrumentação
Definir a função certa, dimensionamento, bem como a seleção dos componentes de instrumentação individuais exige esforços significativos de engenharia. O painel de instrumentação Metso foi projetado para ajudar nessa tarefa, permitindo uma maneira fácil de selecionar a funcionalidade e os componentes adequados para corresponder ao tempo de ação de válvula e outros requisitos.  Estes painéis são conjuntos predefinidos de componentes pneumáticos que são projetados para executar as funcionalidades de válvulas de processo mais comuns da maneira mais eficiente, sendo um produto altamente modular e padronizado. A sua ideologia básica é que os componentes do painel são divididos em duas categorias: componentes não padronizados e padronizados. Os componentes não padronizados são os definidos em uma especificação do cliente. Os componentes padronizados são aqueles que normalmente não estão na especificação do cliente, mas eles são necessários para atingir a correta funcionalidade e velocidade de movimento.

Figura 2: Com o painel de instrumentação Metso (à esquerda), todos os componentes são centralizados em uma placa do painel, permitindo instalação simples e fácil acesso a todos os componentes de um lado. Nas soluções individuais modificadas (à direita), os componentes são tipicamente montados em volta do atuador.

O painel de instrumentação da Metso leva à eficiência e confiabilidade
Os princípios e características de design do painel de instrumentação suportam os usuários finais para alcançar os seus objetivos de eficiência e confiabilidade. Todos os componentes do painel são marcas amplamente usadas e bem reconhecidas no mercado. A grande base instalada e uso de longo prazo dos componentes selecionados verificam a confiabilidade comprovada em campo e a alta qualidade. A operação do painel é testada e, após a montagem do conjunto, toda a funcionalidade da válvula é testada novamente.
O número de tipos e modelos de componentes é minimizado, o que torna possível reduzir o tamanho do estoque e o capital de peças de reposição de uma unidade. O layout do componente no painel é padronizado, o que dá uma aparência e layout homogêneos para todos eles. Além disso, é mais fácil para o pessoal da unidade para entender o sistema. O layout do componente no painel permite um fácil acesso de um ponto no local. A montagem do painel no atuador é rápida e fácil. Para manutenção ou resolução de problemas, todo o painel pode ser substituído por uma unidade de reposição e o serviço real de reparo ou de manutenção pode ser feito na oficina do serviço da unidade. Um benefício importante é a redução do tempo de retorno da válvula para a operação.


Os componentes do painel de instrumentação são selecionados para atender aos requisitos mais restritivos. A ampla faixa de temperatura permite montar este produto em qualquer unidade de processo. As opções de materiais de componentes oferecem uma solução técnica e comercialmente competitiva, para todos os ambientes de processo. O painel de instrumentação está disponível com uma opção de material SS316. Os componentes são homologados como padrão SIL, e válvulas de solenóide à prova de explosão também estão disponíveis, tornando-o um produto perfeito para cumprir, por exemplo, especificações exigentes de unidades no exterior. As funcionalidades do painel de instrumentação estão disponíveis com uma ampla faixa de capacidade de fluxo e, portanto, disponível para todos os tamanhos de válvulas. Os tempos de ação pré-determinados facilitam a seleção do tamanho correto da capacidade.

Fornecedor de fonte única
O portfólio de produtos de Flow Control da Metso contém uma faixa completa de válvulas e atuadores de alto desempenho, incluindo engenharia, fabricação e teste. Essa abordagem de fornecedor de fonte única oferece aos clientes conjuntos de válvulas de alta qualidade e totalmente testadas.

Resumo
Os produtos de instrumentação do painel de instrumentação Metso oferecem aos usuários finais com benefícios significativos. Aumenta a confiabilidade do conjunto da válvula e reduz o inventário de peças sobressalentes e o número de componentes da instrumentação em uma unidade. A instalação e a manutenção são rápidas e fáceis, o que resulta em economia direta de custos. Selecionar o produto certo para a aplicação do processo é fácil e direto.

Por Antti Jokinen, Automação Metso

Publicado anteriormente na revista Valve World, edição de 10/2014, como “Uma nova abordagem para a instrumentação eficiente de válvulas”.

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