Elemento Final
de Controle
Instrutor: Edson Pires da Silva
Sumário


Elementos finais de controle
O que é uma válvula?




Tipos de Válvulas.
Funcionamento das válvulas.
Atuadores
Controle de motores


Inversores de frequência
Softstarter
Elementos Finais de Controle
São mecanismos que variam a quantidade de material ou
de energia em resposta ao sinal enviado pelo controlador a
fim de manter a variável controlada em um valor (ou faixa
RESISTÊNCIAS ELÉTRICAS
de valores) predeterminado. INVERSORES FREQÜÊNCIA
A válvula de controle é o
elemento final mais usado
nos sistemas de controle
industrial. Em sistemas de
controle de gases e ar
também é usado o
damper. Encontramos
também outros elementos,
tais como: bombas,
resistências elétricas,
motores, inversores de
frequência, cilindros, etc.
MOTOR TRIFÁSICO
DAMPER REGULADOR DE VAZÃO
BOMBAS DE SUCÇÃO
VÁLVULAS DE CONTROLE
- Exemplos de elementos finais de controle
O que é uma válvula?
É um equipamento usado para modificar a vazão de um fluido em
um processo. Como elemento final de controle, as válvulas são
normalmente responsáveis pela manipulação da variável de
processo.
Quando falamos de válvula de controle podemos imaginar apenas
a válvula, ou seja, o dispositivo mecânico instalado na tubulação
que controla a passagem do produto, seja ele líquido, gás ou um
mistura destes.
Vamos nos referir às válvulas com um conjunto formado por três
partes (vide figura a seguir):
1- A válvula propriamente dita, que restringe mecanicamente o
produto na tubulação onde está instalada;
2- O atuador, que transforma a energia elétrica, pneumática ou
hidráulica em movimento para a válvula;
3- O posicionador, um circuito eletrônico, eletropneumático ou
eletro-hidráulico que controla o atuador para otimizar o
funcionamento da válvula.
Tipos de válvulas
Quanto a forma geométrica do elemento de restrição, as válvulas
pode ser classificadas usualmente nos seguintes tipos:
 Borboleta;
 Globo;
 Gaveta;
 Esfera.
- Tipos de válvula por elemento de restrição.
- Partes de uma válvula.
Funcionamento das válvulas
Temos abaixo a figura com o funcionamento da válvula de
diafragma.
- Fechamento e abertura de uma válvula.
Atuadores
Constitui-se no elemento responsável em proporcionar a
necessária força motriz ao funcionamento da válvula de
controle.
Dependendo basicamente do meio de produção da força
motriz, o atuador utilizado em aplicações de controle
modulado classifica-se em cinco tipos principais:





Pneumático a mola e diafragma;
Pneumático a pistão;
Elétrico;
Elétrico-hidráulico;
Hidráulico.
Atuadores lineares e rotativos

Atuador Pneumático a mola e diafragma

Atuador Pneumático a pistão

Atuador Elétrico

Atuador Elétrico-hidráulico
Controle de Motores C.A.
A eletrônica de potência, com o passar do tempo, vem
tornando mais fácil (e mais barato) o acionamento em
velocidade variável de motores elétricos. Com isto, sistemas
que antes usavam motores CC, pela facilidade de controle,
hoje podem usar motores CA de indução graças aos
Inversores de Frequências. Em paralelo ao avanço da
eletrônica de potência, a microeletrônica, por meio de
microprocessadores e microcontroladores, tem auxiliado
muito o acionamento de máquinas CA, permitindo a
implementação de funções complexas num tempo de
processamento cada vez mais curto.
A título de exemplo, podemos citar que motores de indução
acionados por meio de Inversores de Frequência podem
substituir, com vantagens, os sistemas de controle de fluxo
com válvulas (bombas) ou dampers (ventiladores)
Inversor de Frequência
O inversor de frequência é o equipamento capaz de
controlar a velocidade de motores elétricos, através de
alterações de tensão e frequência na rede elétrica que
alimenta o motor.
Para isso é necessário informar ao inversor, as características
básicas do motor, para que o inversor possa controlá-lo.
Estas características vêm na placa de identificação do
motor: tensão, corrente, frequência e potência.
Inversor
- Diagrama de interligação do inversor e do motor.
Vantagens do uso de Inversores
O sistema de controle por variação de velocidade de uma
bomba (por exemplo) apresenta as seguintes vantagens:
 melhoria na eficiência do sistema pelo casamento da
característica da bomba com a característica do sistema
e otimização do ponto de trabalho;
 limitação da corrente de partida;
 partidas e paradas suaves do sistema de bombeamento,
evitando picos na rede de energia elétrica e esforços na
tubulação;
 aumento da vida útil da bomba devido à eliminação do
desequilíbrio interno de pressões, fonte causadora do
desgaste mecânico;
 utilização de motores de indução trifásicos, padronizados,
que requerem menor manutenção, a prova de tempo ou
atmosferas quimicamente agressivas;
Softstarter
A chave de partida a estado sólido consiste de um
conjunto de pares de tiristores (SCR’s) ou combinações
de tiristores / diodos, para cada fase do motor.
O ângulo de disparo de cada par de tiristores é controlado
eletronicamente para aplicar uma tensão variável no motor
durante a aceleração. Este comportamento é, muitas vezes,
chamado de partida suave (soft-starter). No final do período
de partida, ajustável, a tensão atinge seu valor pleno após
uma aceleração suave ou uma rampa
ascendente, ao invés de ser submetido à
transição brusca. Com isso, consegue-se
manter a corrente de partida próxima da
nominal e com suave variação, como
desejado.
Vantagens e desvantagens
As vantagens de utilização do soft-starter são muitas:
 Corrente de partida próxima à corrente nominal.
 Não existe limitação do número de manobras/hora.
 Longa vida útil, pois não possui partes eletromecânicas
móveis.
 Torque de partida próximo do torque nominal.
 Pode ser empregada também para desacelerar o motor.
Como era de se esperar há desvantagem no uso do softstarter, quando se emprega motores com a potência baixa,
pois o custo aumenta à medida que se diminui a potência.