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Diogo Santos

Por Diogo Santos, Engenheiro Top Componentes

Atuador elétrico para controle de caldeiras em geração de energia elétrica

Atuador elétrico para controle de caldeiras

“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.

Aplicação de atuador elétrico para controle de caldeiras

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.

Drives de Controle Eletrônico BECK

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.

Na TOP Componentes você encontra o Atuador Elétrico para controle de caldeiras e para diversos outros equipamentos.

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