Controle de válvula motorizada de 3 pontos: como o controlador comanda queimador e vapor

O controle de válvula motorizada de 3 pontos usa duas saídas do controlador, uma para abrir e outra para fechar, e move o atuador elétrico da válvula em pulsos. Com a temperatura abaixo do setpoint, o controlador dá pulsos de abrir; acima, de fechar; no ponto, deixa a válvula parada. É assim que o controlador modulante dosa um queimador a gás ou uma válvula de vapor sem sinal de 4 a 20 mA. Na West, fazem isso os West 6170+, 8170+ e 4170+ e o Pro-EC44.

Como o controlador sabe quanto abrir a válvula?

Ele não mede a abertura: calcula. Pelo desvio entre a temperatura e o setpoint, o algoritmo VMD (valve motor drive) decide por quanto tempo liga a saída de abrir ou a de fechar, em relação ao tempo que a válvula leva de um fim de curso ao outro. Com a temperatura no setpoint e a carga estável, nenhuma saída liga. Daí os três pontos: abre, fecha e parada.

Dois ajustes do manual fazem essa conta:

• Motor Travel Time: o tempo de curso do atuador, de totalmente fechado a totalmente aberto, de 5 segundos a 5 minutos. Vem na especificação da válvula ou com o fabricante dela. Sem esse dado, cronometre a válvula com o controlador em manual e o queimador apagado ou o vapor fechado: a tecla de subir liga a saída de abrir enquanto fica apertada, e a de descer, a de fechar.
• Minimum Motor On Time: o menor pulso que tira a válvula parada do lugar, de zero até um décimo do tempo de curso. Evita pulsos curtos demais para vencer o atrito.

Com o tempo de curso errado, a válvula anda mais ou menos do que o controlador calcula, e o controle piora.

Por que a válvula usa PI, e não PID?

Na válvula, a derivativa faz o motor mexer demais. Por isso a pré-sintonia e a autossintonia dos controladores de válvula da West deixam a derivativa (Rate) em zero, e o manual pede o mesmo na sintonia manual: o controle é PI. Liga-desliga não existe no controle de válvula (VMD).

Segundo a West, a autossintonia do 6170+ reduz a atividade da saída ao mínimo e poupa válvulas, contatores e relés: em teste do fabricante, a válvula passou de 30 a 40 movimentos por minuto para poucos. Dois cuidados do manual:

• um Minimum Motor On Time grande demais atrapalha a autossintonia; se a temperatura continua oscilando com ela ligada, comece por esse ajuste;
• a rampa de setpoint desliga a pré-sintonia, e a autossintonia só começa quando a rampa termina.

3 pontos, 4 a 20 mA ou solenoide: qual é o seu caso?

O atuador define o controlador. Olhe a placa e os bornes:

O servomotor de 3 pontos é comum no queimador do forno industrial e da estufa, da caldeira e do aquecedor de fluido térmico e na válvula de vapor do trocador de calor e do tanque aquecido.

Como ligar a válvula sem queimar o controlador?

Risco elétrico: ligue com o painel desligado, por pessoa competente e autorizada, como pede o manual. Três regras da West para a válvula:

• Duas saídas iguais: dois relés, dois triacs, duas saídas para SSR ou um cartão de relé duplo.
• Tensão do motor: os enrolamentos do motor funcionam como um autotransformador, e a tensão aplicada num borne aparece dobrada no outro. Por isso, segundo o manual, os relés e triacs internos acionam o motor direto só até 120 V. O atuador de 24 Vca fica dentro desse limite de tensão (confira também a corrente do motor contra a da saída: 2 A resistivos no relé e 1 A no triac). Em 127 V ou 220 V, entram relés auxiliares (de interposição) especificados para o dobro da tensão do motor; o mesmo vale para SSR externo. A alimentação do motor leva chave e fusível próprios, separados dos do controlador, como recomenda o manual.
• Intertravamento: com dois relés de contato reversível, o manual recomenda intertravar a fiação, como no diagrama dele, para os dois enrolamentos nunca receberem tensão juntos, nem com defeito.

O que acontece se o termopar romper?

Na série Plus, o rompimento do termopar ou do PT100 é detectado em até 2 segundos, e a saída de fechar a válvula liga. Nos sinais de 4 a 20 mA, 1 a 5 V e 2 a 10 V também; nas faixas que começam em zero, não.

O controlador modula; ele não é a proteção. Partida, supervisão de chama e bloqueio do gás são do sistema de segurança do queimador. A sobretemperatura pede um limitador independente, com sensor próprio, como o West 6700+: segundo as revisões publicadas pela NFPA 86, o controlador de operação e o sensor dele não podem ser o limite.

A válvula precisa de sinal de posição?

Não para controlar. Com o cartão de entrada auxiliar, o controlador mostra a abertura de 0 a 100% e pode limitar o curso (Valve Open Limit e Valve Close Limit). A posição vem de um potenciômetro, só na entrada auxiliar completa (posição B, do 8170+ e do 4170+), ou de um sinal de 0/4 a 20 mA ou de tensão. Ela não entra na conta do controle: um potenciômetro com defeito não derruba a regulação.

Para a indicação funcionar, faça no modo Setup a sequência Set Valve Opened Position e Set Valve Closed Position, levando a válvula aos dois fins de curso, com o processo parado. Sem ela, segundo o manual, a posição sai errada e os limites não funcionam.

6170+, 8170+, 4170+ ou Pro-EC44?

• 6170+ (48 x 48 mm): até 4 saídas. A posição A recebe uma opção só: RS485, entrada digital ou entrada auxiliar básica.
• 8170+ e 4170+ (1/8 e 1/4 DIN): até 5 saídas e a posição B, com a entrada auxiliar completa, que aceita o potenciômetro.
• Pro-EC44 (1/4 DIN): uma ou duas malhas, e cada uma pode comandar uma válvula de 3 pontos. Faz também cascata com a válvula e malha de razão para combustão, que mantém a proporção entre o ar e o combustível do queimador.

Na série Plus, o cartão de saída vem montado no código pedido. Para conferir um código, use o decodificador de código West.

O que mandar para cotar certo?

• sensor e faixa de temperatura;
• tensão do motor e tempo de curso, da placa do atuador;
• se o atuador tem potenciômetro ou sinal de posição;
• o que vai nas outras saídas (alarme, retransmissão, fonte de 24 Vcc) e se precisa de RS485;
• alimentação do controlador e o furo do painel;
• na troca, o código da etiqueta do controlador de hoje.

Perguntas frequentes

Posso usar um controlador de aquecimento e resfriamento numa válvula de 3 pontos?

Não é o mesmo controle. No 6100+, as duas saídas fazem aquecimento e resfriamento, sem o tempo de curso do motor na conta. Para atuador de 3 pontos, o modelo é o 6170+; para atuador de 4 a 20 mA, o 6100+ com saída linear serve.

Por que a válvula abre e fecha sem parar?

Confira, nesta ordem: o Motor Travel Time contra o tempo real, a derivativa em zero e o Minimum Motor On Time. Depois, rode a pré-sintonia ou deixe a autossintonia ajustar a banda e a integral.

Resumo

• Acerte o tempo de curso e o pulso mínimo do motor antes da sintonia; o controle é PI.
• Acima de 120 V no motor, relés auxiliares para o dobro da tensão, intertravados.
• Termopar rompido: a saída de fechar liga em até 2 segundos. A segurança do queimador e o limitador são à parte.

Mande a foto da placa do atuador, com a tensão e o tempo de curso, e o código do controlador de hoje pelo WhatsApp ou pelo formulário desta página. A equipe confere o código e a aplicação antes da cotação.