Desenvolvimento de um sistema de monitorização de válvulas industriais para a deteção e quantificação de fugas internas

Abstract

Fugas internas em válvulas industriais representam um problema crítico que pode ter impactos financeiros consideráveis, resultando em desperdício de energia, perda de produtos e elevados custos operacionais. Além disso, estas fugas comprometem a segurança dos trabalhadores, expondo-os a potenciais acidentes e ambientes perigosos. Embora existam técnicas de monitorização disponíveis no mercado, nenhuma consegue aliar simplicidade, fiabilidade e baixo custo de forma eficaz. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema de monitorização contínua baseado na técnica de emissão acústica (EA), capaz de detetar e quantificar fugas internas em válvulas com precisão. O sistema deve também ser de fácil implementação e economicamente viável, permitindo a sua aplicação em larga escala em ambientes industriais. Para alcançar este objetivo, foi realizada a conceção, desenvolvimento, simulação numérica, produção e validação experimental de uma solução de EA. Um demonstrador experimental foi alvo de melhorias, nomeadamente no sistema atuador da válvula. Os resultados obtidos demonstram que o sistema desenvolvido é eficaz na deteção de fugas internas, confirmando a sua viabilidade técnica e económica. A implementação desta solução tem o potencial de reduzir substancialmente as perdas financeiras e aumentar a segurança operacional em indústrias que utilizam válvulas, representando uma abordagem promissora para um problema recorrente.

Internal leaks in industrial valves pose a critical issue that can lead to significant financial impacts, including energy wastage, product loss, and elevated operational costs. Furthermore, these leaks compromise worker safety by exposing personnel to potential accidents and hazardous environments. While monitoring techniques are available on the market, none effectively combine simplicity, reliability, and cost-efficiency. This work aimed to develop a continuous monitoring system based on acoustic emission technology, capable of accurately detecting and quantifying internal valve leaks. The system is also designed to be easy to implement and economically viable, allowing for large-scale application in industrial environments. To achieve this goal, the project involved design, development, numerical simulation, production, and experimental validation of acoustic amplifiers, specifically engineered to capture targeted frequencies and efficiently filter acoustic signals. Improvements were made to an experimental demonstrator, particularly in the valve actuator system. The results obtained demonstrate that the developed system is effective in detecting internal leaks, confirming its technical and economic viability. Implementing this solution has the potential to substantially reduce financial losses and enhance operational safety in industries that rely on valves, representing a promising approach to addressing a recurring issue.