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Por Diogo Santos, Engenheiro Top Componentes
Atuador elétrico para controle de caldeiras em geração de energia elétrica
“O atuador elétrico BECK é um dispositivo indispensável quando se trata de controle de processos industriais.”
O atuador elétrico é um componente que usa a energia elétrica para gerar movimento. Assim como o nome indica, atua sobre mecanismos como válvulas e dampers para atingir uma posição desejada no processo.
Através dos sistemas de transmissão, a energia mecânica gerada pelos atuadores é enviada aos vários tipos de equipamentos em processos para que alcancem posicionamento adequado.
Neste artigo, vamos abordar a utilização de atuador elétrico para controle de caldeiras:
O atuador elétrico é, sem dúvida, um dispositivo indispensável quando se trata de controle de processos industriais.
Indústrias e Companhias com sistemas de geração de energia que utilizam caldeiras para geração de vapor, necessitam de atuadores elétricos para ter o controle automático de válvulas e dampers nestes equipamentos.
Um sistema gerador de vapor de uma caldeira a carvão ou biomassa consiste em uma complexa configuração de seções termo-hidráulicas que preaquecem e evaporam a água e superaquecem o vapor.
Essas seções estão dispostas de tal forma a permitir a ocorrência dos três seguintes processos:
1. O combustível é queimado de forma completa e eficiente, com o mínimo de emissões;
2. O vapor é gerado a taxas ideais de fluxo, pressão e temperatura;
3. Há máxima recuperação de energia.
Uma caldeira a carvão típica consiste dos seguintes componentes:
1⦁ Forno e seção de convecção;
2⦁ Superaquecedores de vapor;
3⦁ Reaquecedor de vapor;
4⦁ Feixe Tubular (bank) da caldeira;
5⦁ Economizador;
6⦁ Tambor de vapor;
7⦁ Sistema de controle da temperatura do vapor;
8⦁ Aquecedor de ar.
Os componentes citados acima são auxiliados por subsistemas e equipamentos, como: pulverizadores de carvão ou biomassa, exaustores, dutos, ventiladores, lavadores de gás e removedores de cinzas.
São nesses sistemas auxiliares que os atuadores elétricos para controle de caldeiras são frequentemente empregados.
Por que os atuadores elétricos são importantes no controle de caldeiras?
Com a crescente competitividade e o aumento das pressões econômicas, as companhias de eletricidade vêm enfrentando desafios para cortar custos e aumentar a lucratividade.
Por esta razão, um número crescente de usinas vem investindo nos acionadores de controle eletrônico, mais especificamente no atuador elétrico para controle de caldeiras.
Assim, o elemento final de controle, seja ele um damper, uma válvula ou um acoplamento hidráulico, é uma extensão muito importante no sistema de controle, que confere ao atuador um papel fundamental em determinar o desempenho do controle e a disponibilidade da unidade.
No entanto, o atuador nem sempre recebe a atenção necessária mesmo que venha sendo feitos muitos investimentos na instrumentação do sistema de controle.
Esse descuido pode custar muito caro, uma vez que o desempenho e a confiabilidade do atuador costumam ser o elo mais vulnerável de qualquer sistema de controle.
Os Drives de Controle Eletrônico BECK eliminam o elo frágil fornecendo desempenho confiável, consistente e preciso, que não se degrada e não exige manutenção relevante.
Os atuadores elétricos removem o elo fraco do sistema de controle e fornecem excelente resposta do elemento de controle final, de forma consistente e confiável todo o tempo.
Dessa forma, o resultado é uma maior disponibilidade da unidade, sendo que há três áreas nas quais o atuador elétrico exerce maior efeito sobre esta disponibilidade:
Redução de desarmes na unidade
A instabilidade de pressão da caldeira, do nível do tambor ou da pressão do acelerador, leva a muitas ocorrências de desarmes em toda a caldeira.
De fato, problemas com o fluxo de ar de combustão são grandes responsáveis.
Limitações na redução da capacidade em funcionamento
Problemas com dampers e moinhos de carvão podem ser uma causa importante das reduções forçadas de carga.
Maior Capacidade de Suprimento de Demanda
A incapacidade em seguir a carga de modo eficaz se deve, acima de tudo, ao fraco controle do fluxo de ar de combustão.
Benefícios obtidos com o uso de atuador elétrico para controle de caldeiras da BECK
→ Menor quantidade de desarmes da unidade;
→ Redução de limitações da capacidade durante funcionamento;
→ Melhor Capacidade de Suprimento de Demanda.
→ Aumento da disponibilidade da unidade
⦁ Melhora da taxa de calor
Um controle deficiente do fluxo de ar, do excesso de ar, da pressão da caldeira e da pressão do vapor, aumenta a perda de calor e reduz a eficiência da caldeira como um todo.
A realização de testes afirma que uma melhora de 1% a 3% na taxa de calor pode ser obtida apenas com o aperfeiçoamento do controle do fluxo de ar.
A instalação de atuadores elétricos nos dampers melhora substancialmente o controle do fluxo de ar e elimina a degradação de desempenho no decorrer do tempo, resultando na melhora da taxa de calor que se mantém durante toda a vida útil do drive.
⦁ Redução dos custos de manutenção
A redução dos custos de manutenção é um meio muito eficiente de diminuir custos operacionais.
Os atuadores elétricos são projetados para requerer pouca ou nenhuma manutenção. Em geral, se a manutenção for necessária, será uma operação simples de rápida execução.
Para manter o desempenho do controle e a sintonia adequada da malha de controle é necessário uma resposta consistente do atuador.
Em função disso, atuadores comuns exigem altos custos com manutenção preventiva programada (recuperação e calibração de atuadores e acessórios); manutenção de reparo não programado (problemas com atuadores e acessórios); compressor, secador e sistema de ar (segunda maior despesa com manutenção).
Portanto, os custos com as manutenções acima descritas podem ser eliminados quando os atuadores elétricos forem instalados.
⦁ Diminuição de emissões de poluentes
O cumprimento das metas ambientais de redução das emissões de poluentes exige um controle de processo melhor e mais sofisticado.
Diante disso, a necessidade de equilibrar combustível e fluxos de ar, bem como de controlar com exatidão o ar excedente, a temperatura de combustão, o local da combustão e diversos outros aspectos do processo de combustão, reforça ainda mais a necessidade de um controle por damper elevado e confiável.
Dampers de FD, de ID, do ar secundário, da caixa de vento e do moinho de carvão desempenham um papel crucial no processo de combustão. Um damper com controle deficiente causado por problemas de atuador dificulta ou inviabiliza a redução de NOx (óxidos de nitrogênio) a níveis aceitáveis.
Isso gera um alto gasto com equipamentos adicionais como queimadores de baixa emissão de NOx; penalidades por não conformidade, perda de incentivos fiscais e gastos com mão de obra na tentativa de cumprimento das exigências.
E ainda, sem mencionar o fato do quanto estes problemas afetam outras questões operacionais, como a disponibilidade da unidade.
⦁ Retorno do investimento em atuadores elétricos
Em decorrência do avanço dos meios de produção, a automação foi se tornando cada vez mais necessária por trazer diversos ganhos e aplicabilidades, como:
→ aumento da produtividade;
→ melhoria da qualidade do produto final;
→ redução dos custos;
→ segurança dos colaboradores;
→ competitividade;
→ capacidade de monitoramento;
→ controle e auxílio na tomada de decisões.
Desse modo, a instalação dos atuadores elétricos é um excelente investimento que se paga rapidamente, cerca de 8 a 14 meses, enquanto continua a melhorar a lucratividade da planta durante a longa vida útil do atuador.
Assim, o ganho em confiabilidade e desempenho, através do aprimoramento do controle, traz muitos benefícios para economia de custos, ou seja, os atuadores elétricos fazem a diferença, trazendo um retorno rápido e muito atraente.
Vale ressaltar, que o controle de processo vem crescendo em importância à medida que a competitividade e a regulamentação exigem melhores desempenhos a custos menores de todos os produtores de energia elétrica.
Portanto, a necessidade de melhorar o controle não termina com um novo sistema de controle, mas, sim, se estende à atuação dos elementos finais de controle.
Um desempenho fraco do atuador é tipicamente o elo frágil de qualquer sistema de controle, e os benefícios ao melhorá-lo merecem muita atenção.
Assim como um piloto experiente não pode pilotar um avião de forma correta, mesmo com a melhor instrumentação, se a resposta do atuador principal for fraca ou não confiável, da mesma forma, o sistema de controle não consegue melhorar o desempenho além dos limites impostos pelos atuadores do elemento final de controle.
Os Drives BECK solucionam os problemas de controle associados a uma atuação fraca e fornecem consistência e confiabilidade de longo prazo que garantem uma vantagem sustentável.
Os Atuadores Elétricos BECK contam com a maior precisão e durabilidade do mercado.
Essa superioridade pode ser comprovada por equipamentos instalados no Brasil que estão funcionando há mais de 80 anos e continuam apresentando resultados totalmente confiáveis, nos quais é necessário um elevado grau de controle de processos com menor nível de manutenção.
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