BR112021006912A2

BR112021006912A2 - válvula inteligente com componentes eletrônicos integrados

Info

Publication number: BR112021006912A2
Application number: BR112021006912-7A
Authority: BR
Inventors: Jim Schmidt; Brindesh Dhruva; Michael Kitchens; Stan Allen; Craig Brown
Original assignee: Bray International, Inc.
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-07-20
Also published as: US20200116170A1; EP3864325B1; EP3864325C0; US20220349429A1; MX2021004078A; CN112840148A; CA3115709A1; WO2020077332A1; CN112840148B; EP3864325A1; US11408451B2; AU2019356593A1

Abstract

VÁLVULA INTELIGENTE COM COMPONENTES ELETRÔNICOS INTEGRADOS. As modalidades reveladas no presente documento referem-se a um aparelho para monitorar uma válvula tendo um elemento de controle, em que o elemento de controle é atuado por um atuador, incluindo uma haste de válvula tendo um furo através da mesma, em que o furo é definido por uma parede da haste de válvula, e, ainda, em que a haste de válvula é conectada em uma primeira extremidade ao atuador e em uma segunda extremidade ao elemento de controle; e um módulo de componentes eletrônicos dentro do furo da haste de válvula, em que o módulo de componentes eletrônicos inclui, ainda, um ou mais sensores dentro da haste de válvula.

Description

“VÁLVULA INTELIGENTE COM COMPONENTES ELETRÔNICOS INTEGRADOS” DECLARAÇÕES REFERENTES À PESQUISA OU DESENVOLVIMENTO SUBSIDIADOS PELO GOVERNO FEDERAL

[001] Não aplicável.

NOMES DAS PARTES EM UM ACORDO DE PARCERIA PARA PESQUISA

[002] Não aplicável.

FUNDAMENTOS

[003] Campo da técnica: A matéria refere-se, em geral, a um aparelho e técnicas para monitorar e gerenciar sistemas de controle de processo industrial, em particular, as válvulas e atuadores subjacentes. A matéria se refere, ainda, à análise preditiva baseada em características monitoradas das válvulas e atuadores subjacentes de sistemas de controle de processo industrial.

[004] O desempenho geral do processo do sistema de controle de processo industrial pode ser caracterizado monitorando-se métricas chave vinculadas ao processo. As métricas chave podem ser medidas tanto direta como indiretamente com vantagens e desvantagens inerentes a ambas as técnicas. As medições indiretas são convencionalmente usadas em uma tentativa de obter dados empíricos através de um processo de dedução. Como um exemplo, o torque operacional do atuador em um atuador elétrico pode ser deduzido monitorando-se a corrente de motor. O desgaste de válvula pode ser deduzido obtendo-se uma medição de vibração de linha basal comparando-se essa medição à vibração com o passar do tempo. As técnicas de medição direta são as mais desejáveis, mas também as mais impraticáveis e, logo, não foram até o momento comercialmente implementadas com sucesso na prática. É importante entender o torque de válvula e caracterizá-lo com o passar do tempo para melhor entender como a válvula está funcionando no processo. A medição direta do torque de válvula é convencionalmente impraticável. A haste de válvula que é fixada à válvula é diretamente engatada ao atuador tornando muito difícil acoplar uma célula de carga ou outro dispositivo para medir diretamente o torque. Os desafios ao monitorar métricas chave de uma válvula de controle incluem a colocação dos sensores, proporcionando energia aos sensores, e processando dados a partir dos sensores. Portanto, há uma necessidade por um aparelho e uma técnica que possa proporcionar uma medição direta de métricas chave que foram convencionalmente muito difíceis de obter e medir dadas as restrições físicas de uma válvula de controle.

BREVE SUMÁRIO

[005] As modalidades reveladas no presente documento se referem a um aparelho para monitorar uma válvula tendo um elemento de controle, em que os elementos de controle são atuados por um atuador, incluindo uma haste de válvula tendo um furo através da mesma, em que o furo é definido por uma parede da haste de válvula, e, ainda, a haste de válvula é conectada em uma primeira extremidade ao atuador e em uma segunda extremidade ao elemento de controle; e um módulo de componentes eletrônicos dentro do furo da haste de válvula, em que o módulo de componentes eletrônicos inclui, ainda, um ou mais sensores dentro da haste de válvula.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] As modalidades podem ser mais bem entendidas, e vários objetivos, recursos e vantagens tornados aparentes aos indivíduos versados na técnica fazendo-se referência aos desenhos anexos. Esses desenhos são usados para ilustrar apenas modalidades típicas desta invenção, e não devem ser considerados limitantes de seu escopo, já que a invenção pode admitir outras modalidades igualmente eficazes. As figuras não estão necessariamente em escala e determinados recursos e vistas das figuras podem ser mostrados ampliados em escala ou em modo esquemático com o intuito de clareza e concisão.

[007] A Figura 1 descreve um diagrama esquemático de uma modalidade exemplificadora de uma válvula inteligente com um módulo de componentes eletrônicos integrado e um atuador.

[008] A Figura 2 descreve uma vista em corte parcial de uma modalidade exemplificadora de uma válvula inteligente tendo um módulo de componentes eletrônicos integrado.

[009] A Figura 3 descreve uma vista lateral isométrica de uma modalidade exemplificadora de uma válvula inteligente tendo um atuador elétrico e um módulo de componentes eletrônicos integrado.

[0010] A Figura 4 descreve uma vista lateral isométrica de uma modalidade exemplificadora de uma válvula inteligente tendo um atuador pneumático e um módulo de componentes eletrônicos integrado.

[0011] A Figura 5 descreve um diagrama esquemático de uma modalidade exemplificadora de um módulo de componentes eletrônicos integrado.

[0012] A Figura 6 descreve um diagrama de bloco de uma modalidade exemplificadora de um módulo de componentes eletrônicos integrado.

[0013] A Figura 7 descreve um diagrama esquemático de uma modalidade exemplificadora de um microcontrolador ou microprocessador para válvula inteligente e sistema de módulo de componentes eletrônicos integrado.

[0014] A Figura 8 descreve um diagrama esquemático de uma modalidade exemplificadora alternativa de uma válvula inteligente com um módulo de componentes eletrônicos integrado e um atuador.

[0015] A Figura 9 descreve uma vista em perspectiva frontal parcial de uma modalidade exemplificadora de uma haste de válvula que define um furo para uma válvula inteligente e um sistema de módulo de componentes eletrônicos integrado.

[0016] A Figura 10 descreve uma vista em perspectiva frontal parcial de uma modalidade exemplificadora de uma haste de válvula que define uma fenda para uma válvula inteligente e um sistema de módulo de componentes eletrônicos integrado.

[0017] A Figura 11 descreve uma vista lateral em corte transversal de um diagrama esquemático de uma modalidade exemplificadora de uma haste de válvula que define um furo para uma válvula inteligente e um sistema de módulo de componentes eletrônicos integrado.

[0018] A Figura 12 descreve uma vista lateral em corte transversal de um diagrama esquemático de uma modalidade exemplificadora de uma haste de válvula que define uma fenda para uma válvula inteligente e um sistema de módulo de componentes eletrônicos integrado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES APRESENTADAS

[0019] A descrição a seguir inclui aparelhos, métodos, técnicas, e sequências de instruções exemplificadores que incorporam técnicas da matéria inventiva. No entanto, compreende-se que as modalidades descritas podem ser praticadas sem esses detalhes específicos.

[0020] A Figura 1 descreve um diagrama esquemático de uma modalidade exemplificadora de uma válvula aperfeiçoada, válvula inteligente ou sistema de válvula inteligente 10 com um módulo de componentes eletrônicos integrado 20 e um atuador 15. A Figura 2 descreve uma vista em corte parcial de uma modalidade exemplificadora de uma válvula inteligente 10 tendo um módulo de componentes eletrônicos integrado 20. Os desafios ao projetar um aparelho ou sistema de válvula 10 para monitorar métricas chave que caracteriza o desempenho e desgaste de uma válvula de controle 10 incluem: a colocação dos sensores 25, fornecer energia aos sensores, e processar dados 60 recebidos a partir dos sensores 25. Adicionalmente, se os sensores 25 forem colocados em uma haste de válvula 11 ou uma válvula 10, previamente não havia uma solução eficaz que proporcione comunicação de dados e conexão de energia necessárias entre os sensores 25 e microcontroladores ou microprocessadores 23 capazes de receber e processar dados de sensor 60.

[0021] Apenas a título de exemplo, nas modalidades exemplificadoras conforme mostrado nas Figuras 1 e 2, a revelação propõe embutir um módulo de componentes eletrônicos 20 dentro de uma cavidade ou buraco 90 de uma haste de válvula 11 para abordar o desafio de colocar sensores 25 em uma válvula 10 para uma medição direta de métricas chave 60. Uma haste de válvula convencional pode ser um cilindro de metal sólido que aplica a força de ação sobre a válvula subjacente. A haste sólida pode ser tipicamente usada para reduzir os custos de fabricação, mas em termos de resistência mecânica, um eixo de válvula 11 que define uma cavidade 90 também pode fornecer a força de haste necessária enquanto satisfaz as exigências de Torque de Cisalhamento Máximo Permissível de Haste, ou MAST. O eixo 11 com uma cavidade 90 tem o benefício adicional de proporcionar um alojamento para o módulo de componentes eletrônicos 20, acesso direto ao elemento de controle subjacente 13 tal como um disco 14, esfera 19, portão (não ilustrado) e outros elementos de controle de fluxo 13 conforme conhecido na técnica, e o eixo 11 com uma cavidade 90 também proporciona uma trajetória elétrica ao atuador de controle 15 que pode proporcionar energia ao módulo eletrônico 20 e atuar como uma porta de comunicação de dados.

[0022] Conforme mostrado nas Figuras 1 e 2, a válvula inteligente

10 pode estar situada em um sistema de controle de processo industrial 70, onde a válvula inteligente 10 pode controlar um fluxo de meio 18 através de um elemento de controle de fluxo 13 definido dentro de um corpo de válvula 82. A válvula inteligente 10 inclui, ainda, um atuador 15 e uma haste de válvula 11 que define um buraco ou cavidade 90, em que o buraco ou cavidade 90 (que pode ser um furo 12, uma fenda 92, uma passagem ou qualquer outro orifício ou vão definido na haste 11) é definida longitudinalmente ou ao longo do comprimento através da haste de válvula 11 (por exemplo, ao longo do comprimento da haste de válvula 11, em que o comprimento da haste de válvula 11 pode ser definido pela distância a partir de uma extremidade 11a até a outra extremidade 11b da haste de válvula 11). Em modalidades exemplificadoras alternativas, o furo 12, fenda 92 ou cavidade 90 podem, de preferência, ser lateral definido ou, de outro modo, ao longo ou através da haste de válvula 11 (apenas a título de exemplo, perpendicular ao comprimento da haste de válvula 11). A haste de válvula 11 pode conectar na primeira extremidade 11a ao atuador 15 e na segunda extremidade 11b ao elemento de controle de fluxo 13. Ademais, a haste de válvula 11 fornece uma força de ação a partir do atuador 15 mediante o elemento de controle subjacente 13. O corpo de válvula 82 pode incluir, ainda, um obturador 86 que define uma passagem ou corredor 87 entre o corpo de válvula 82 e o atuador 15. A haste de válvula 11 pode ser inserida na passagem ou corredor 87 do obturador 86. O atuador 15 pode ser eletrônico, pneumático, hidráulico, manual, ou qualquer outro atuador 15 conforme conhecido na técnica para manipular uma haste de válvula 11 e, logo, o elemento de controle de fluxo

13.

[0023] Um módulo de componentes eletrônicos 20 é embutido, integrado ou alojado dentro da cavidade 90 definida como um furo 12 da haste de válvula 11. Em modalidades exemplificadoras alternativas, o módulo de componentes eletrônicos 20 pode ser embutido, integrado ou alojado dentro da cavidade 90 definida como uma fenda 92 da haste de válvula 11 (vide, por exemplo, as Figuras 10 e 12). Um condutor primário ou central 21 pode conectar o módulo de componentes eletrônicos 20 ao atuador 15, e o condutor primário 21 pode proporcionar energia e comunicação de dados entre o atuador 15 e o módulo de componentes eletrônicos 20 dentro da válvula inteligente 10. O condutor primário 21 pode ser um fio ou um cabo em determinadas modalidades exemplificadoras, proporcionando uma trajetória de fio único para energia e comunicação de dados entre o atuador de controle 15 e o módulo de componentes eletrônicos 20. Em modalidades exemplificadoras alternativas, a extremidade do eixo ou haste de válvula 11 pode ser conectada a um condutor central 21, que tenha um ponto de contato “carregado por mola” que pode se engatar ao condutor central do pinhão de atuador ou equipamento de quadrante gear (vide, por exemplo, equipamento de quadrante com condutor central 16 na Figura 3 e pinhão com condutor central 17 na Figura 4), similar a um anel deslizante estacionário.

O ponto de engate ou contato proporciona um contato elétrico entre a válvula 10 e o atuador 15 sem a necessidade por um fio ou cabo físico entre a válvula 10 e o atuador 15 – logo, o condutor primário 21 pode não ser necessariamente um fio ou cabo nessas modalidades exemplificadoras alternativas.

O módulo de componentes eletrônicos 20 pode, ainda, ser integrado, encerrado, embutido ou fixado ao furo 12, fenda 92 ou cavidade 90 da haste de válvula 11 com um epóxi ou adesivo 26. A cavidade 90 da haste de válvula 11 proporciona ao módulo eletrônico 20 aceso direto ao elemento de controle 13. O isolamento 22 pode ser proporcionado para isolar o condutor primário 21 a partir da parede ou corpo de haste condutora 12a ou 92a, formando, assim, uma trajetória de retorno elétrico ou um circuito elétrico completo 24. Conforme mostrado na Figura 1, o módulo de componentes eletrônicos 20 pode estar em comunicação de dados (por exemplo, receber sinais de dados 60 e transmitir sinais de dados 60) com um ou mais sensores 25, como um ou mais dentre célula de carga, medidor de tensão, ou sensores de pressão 30, e um ou mais termopares 35 ou sensores de temperatura.

O módulo de componentes eletrônicos 20 pode estar em comunicação de dados adicional com um sensor de fluxo 43 e acelerômetro 31 (não mostrado na Figura 1). Em determinadas modalidades exemplificadoras, um ou mais sensores 25 podem estar situados dentro do módulo de componentes eletrônicos 20 ou dentro do furo da haste de válvula 12; outros sensores 25 podem opcionalmente estar localizados em ou dentro do elemento de controle de fluxo 13. Adicionalmente, um ou mais desses sensores 25 podem ser opcionalmente instalados, montados ou fixados, apenas a título de exemplo, à superfície interior de parede/corpo da haste de válvula 12b ou 92b, ou à superfície exterior de parede/corpo da haste de válvula 12c ou 92c.

Sensores adicionais 25 que podem estar em comunicação de dados com o módulo de componentes eletrônicos 20 serão adicionalmente descritos abaixo.

[0024] As Figuras 3 e 4 descrevem vistas laterais isométricas de modalidades exemplificadoras alternativas de uma válvula inteligente 10 cada uma tendo um módulo de componentes eletrônicos integrados 20, e mostrando elementos de controle 13 alternativos e tipos alternativos de atuadores 15. A Figura 3 descreve a válvula inteligente 10 como sendo uma válvula borboleta tendo um disco 14, em que a válvula inteligente 10 é atuada por um atuador eletrônico 15. O atuador 15 pode incluir opcionalmente uma interface ou tela digital ou analógica, ou sistema de alerta 55a acessível ou visualizável por um operador da válvula 10. O módulo de componentes eletrônicos integrado 20 fica contido ou embutido dentro da cavidade 90, furo 12 ou fenda 92 da haste de válvula 11, que se conecta ao topo do disco 14. O módulo de componentes eletrônicos 20 se encontra em comunicação de dados com o condutor primário 21, que, adicionalmente, consiste em uma comunicação de dados (e/ou fisicamente conectado) ao equipamento de quadrante com um condutor central

16. O equipamento de quadrante pode ter um acoplamento eletromecânico com o condutor central. O condutor central pode incluir ou estar em comunicação de dados com um microprocessador, microcontrolador ou unidade computacional 16a no atuador 15. Adicionalmente, o condutor central 21 pode ser usado para conectar ou fornecer energia ao módulo de componentes eletrônicos encapsulado 20 e proporcionar simultaneamente uma trajetória de comunicação elétrica para comunicação digital entre os componentes eletrônicos encapsulados 20 e o atuador conectado 15. A comunicação eletrônica, apenas a título de exemplo, pode estar sob a forma de FSK (Chaveamento por Deslocamento de Frequência), modulação, ou outros modos de comunicação. A Figura 4 descreve a válvula inteligente 10 como sendo uma válvula esférica tendo uma esfera 19, em que a válvula inteligente 10 é atuada por um atuador pneumático 15. O módulo de componentes eletrônicos integrado 20 fica contido ou embutido dentro da haste de válvula 11, que se conecta ao topo da esfera 19 ou elemento de controle 13. O módulo de componentes eletrônicos 20 se encontra em comunicação de dados com o condutor primário 21, que se encontra, adicionalmente, em comunicação de dados (e/ou fisicamente conectado) ao pinhão com um condutor central 17. O condutor central pode incluir ou estar em comunicação de dados com um microprocessador, microcontrolador ou unidade computacional 17a no atuador 15.

[0025] Em modalidades exemplificadoras alternativas da válvula inteligente 10, o elemento de controle 13 pode ser um elemento de controle aperfeiçoado 13, em que o elemento de controle 13, tal como o disco 14 ou esfera 19 (ou outro elemento de controle 13) pode ser vazado ou definir um furo, vazado ou cavidade 81. Vide, por exemplo, a modalidade exemplificadora alternativa da Figura 8, em que o elemento de controle 13 tem um furo, buraco ou cavidade 81 definido pelas paredes 80 do elemento de controle 13. O furo, buraco ou cavidade 81 não se estende necessariamente através do elemento de controle 13, mas, em algumas modalidades exemplificadoras, pode fazê-lo. O módulo de componentes eletrônicos 20 é embutido ou alojado dentro do elemento de controle de fluxo vazado 13, e um condutor 21 pode transmitir e receber dados, sinais de dados ou métricas, e fornecer energia ao módulo de componentes eletrônicos 20 e seus componentes (incluindo microprocessador 23 e um ou mais sensores 25) através de uma abertura 83 nas paredes 80 entre a haste 11 e o elemento de controle 13. Os sensores 25 podem estar localizados dentro do furo 81 ou dentro do módulo de componentes eletrônicos 20, ou fixados ou montados a uma superfície interior 80a ou uma superfície exterior 80b da parede do elemento de controle 80. Nas modalidades exemplificadoras descritas nas Figuras 1 a 8, os sensores 25 podem estar em comunicação de dados e energia com o módulo de componentes eletrônicos 20 através de fios ou cabos 84, ou, alternativamente, podem estar em comunicação de dados sem fio ou soldados/fixados/conectados diretamente ao módulo de componentes eletrônicos 20 em outras modalidades exemplificadoras. Os sensores 25 também podem alternativamente ser alimentados por bateria (não ilustrada, e pode ser externa ou interna). Em modalidades exemplificadoras alternativas (não ilustradas), o corpo de válvula 82 pode ser vazado e o módulo de componentes eletrônicos 20 (incluindo microprocessador 23 e sensores 25), pode estar localizado dentro do corpo de válvula vazado 82, e um condutor 21 pode conectar o módulo de componentes eletrônicos 20 ao atuador 15.

[0026] Em modalidades exemplificadoras alternativas da haste ou eixo 11, conforme descrito nas Figuras 10 e 12, a haste 11 pode definir uma cavidade 90 como uma fenda 92 (comparar, por exemplo, a cavidade 90 sendo definida como um furo 12 na haste 11 das Figuras 9 e 11). As Figuras 9 e 10 descrevem vistas em perspectiva frontais parciais das modalidades exemplificadoras alternativas de uma haste de válvula 11 para alojar um módulo de componentes eletrônicos integrado 20 de uma válvula inteligente 10. As Figuras 11 e 12 descrevem vistas laterais em corte transversal da haste 11 que aloja o módulo de componentes eletrônicos integrado 20 em modalidades exemplificadoras alternativas. Na modalidade exemplificadora alternativa conforme descrito nas Figuras 10 e 12, a fenda 92 pode ser definida substancialmente ao longo do comprimento do corpo 92a da haste 11 e pode alojar o módulo de componentes eletrônicos 20 conforme descrito de modo substancialmente similar acima com referência às modalidades que definem a cavidade 90 como um furo 12. A fenda 92 pode ser definida pela superfície interna ou interior 92b da haste 11. Ademais, a fenda 92 da haste aperfeiçoada 11 também pode incluir epóxi ou resina 26 para fixar, aderir, revestir ou, de outro modo, ligar o módulo de componentes eletrônicos 20 dentro da fenda 92 da haste 11, ou à superfície interior 92b da fenda 92.

[0027] A Figura 5 descreve um diagrama esquemático de uma modalidade exemplificadora de um módulo de componentes eletrônicos integrado 20. O módulo de componentes eletrônicos ou componentes eletrônicos embutidos 20 proporcionam um ponto de acesso para os sensores 25 embutidos na válvula 10 tais como sensores de pressão 30 e sensores de fluxo (ou termopares de auto-aquecimento 35 e/ou sensores de medição de fluxo) (vide, por exemplo, a Figura 1). O módulo de componentes eletrônicos 20 pode incluir um ou mais dos seguintes: um módulo de comunicações e energia 28; um microprocessador, um microcontrolador ou unidade computacional 23; uma ou mais células de carga, medidores de tensão ou sensores de pressão 30; um acelerômetro 31, que pode, em determinadas modalidades exemplificadoras, ser um acelerômetro de 3 eixos geométricos; um sensor de temperatura 32 ou termopar 35; um sensor de corrente 33; um transdutor de pressão 34; um sensor de emissões 36; e quaisquer outros sensores adicionais 25. A Figura 6 descreve um diagrama de blocos de uma modalidade exemplificadora de um módulo de componentes eletrônicos integrado 20, e das trajetórias de comunicação de dados e/ou energia do módulo de componentes eletrônicos 20. Na Figura 6, o módulo ou bloco de comunicação e energia 28 do módulo de componentes eletrônicos 20 recebe dados e energia e transmite dados ao condutor primário

21. O bloco de comunicação e energia opcional 28 também pode comunicar dados e/ou fornecer energia ao módulo de microcontrolador 23, e, ainda, à interface de sensor 42. A interface de sensor 42 recebe ou obtém um ou mais dados ou medições de métrica 60 a partir dos sensores 25 que podem incluir um ou mais dos tipos a seguir de sensores 25 (e podem incluir múltiplos de cada tipo de sensor 25): um sensor de força, tensão ou pressão 30; um sensor de vibração ou acelerômetro 31; um sensor de temperatura 32 ou termopar 35; um sensor de fluxo 43; um sensor de torque 44; um sensor de emissões 45; e/ou um sensor de corrente 33. O condutor primário 21, módulo de comunicação e energia 28, o módulo de microcontrolador 23 e a interface de sensor 42 (e sensores 25) podem receber e transmitir dados 60 e energia de modo intercambiável entre as conexões ou trajetórias de comunicação de dados. A interface de sensor 42 também pode proporcionar energia e instruções sob a forma de dados aos sensores 25 restaurando ou medindo dados ou métricas 60.

[0028] Referindo-se a cada tipo de sensor 25, o sensor de corrente 33 pode captar, gravar, medir ou obter e transmitir uma medição, métrica ou dados 60 da corrente de motor do atuador elétrico 15. Os dados 60 da corrente de motor do atuador elétrico 15 são indicativos de torque de saída da válvula 10 e desgaste do atuador 15; em particular, um aumento na corrente de motor medida pode ser proporcional ao torque da válvula 10 e desgaste do atuador 15. O medidor de tensão, sensor de pressão e/ou célula de carga 30 podem captar, gravar, medir ou obter e transmitir uma métrica ou dados 60 do torque da haste de válvula 11. Os dados ou métricas 60 sobre o torque da haste de válvula 11 são indicativos do torque do atuador 15, torque de embalagem e torque de assentamento da válvula (dependendo da posição da válvula 10), visto que o torque da haste de válvula 11 é a soma desses torques. O módulo de componentes eletrônicos 20 pode conter os sensores embutidos 25, opcionalmente como medidores de tensão, sensores de pressão ou células de carga 30 nos extremos, extremidades ou bordas 29 da placa de circuito do microprocessador 23 ou módulo de componentes eletrônicos 20 para detectar as forças torcionais da haste de válvula 11 que, então, podem ser diretamente correlacionadas ao torque da haste de válvula 11. Essa técnica de medição se torna possível através do revestimento do módulo de componentes eletrônicos

20 em epóxi 26 que é ligado ao módulo de montagem de componentes eletrônicos 20 e à superfície interior 12b ou 92b da haste de válvula 11. O medidor de tensão 30 também pode ser opcionalmente colocado, aderido ou fixado sobre a superfície interior de corpo/parede da haste 12b ou 92b, a superfície exterior de corpo/parede da haste 12c ou 92c, superfície interior 80a da parede 80 do elemento de controle 13, e/ou superfície exterior 80b da parede 80 do elemento de controle 13 para obter medições de torque direto 60. A haste de válvula 11 geralmente experimentará forças torcionais primárias, mas também experimentará pressão interna, flexão e forças de eixo de tensão, que podem ser captadas ou observadas por outros sensores 25. Um segundo sensor de pressão opcional 30 pode captar, gravar, medir ou obter e transmitir uma métrica ou dados 60 de uma pressão do ar do atuador pneumático 15. As medições 60 referentes à pressão do ar atuante podem ser indicativas do torque de saída da válvula inteligente 10. O acelerômetro ou acelerômetro de 3 eixos geométricos 31 podem captar, gravar, medir ou obter e transmitir uma medição, métrica ou dados 60 da vibração de válvula.

A vibração de válvula é indicativa do desgaste de assentamento de válvula quando o elemento de controle 13 estiver entrando ou saindo do assentamento; a vibração de válvula também pode indicar cavitação, caso presente, e também pode indicar desgaste de embalagem.

O termopar 35 ou sensor de temperatura 32 pode captar, gravar, medir ou obter e transmitir uma medição, métrica ou ponto de dados 60 da temperatura de válvula, que é indicativa ou correlacionada ao desgaste acelerado de embalagem e assentamento de válvula devido à temperatura.

Um sensor de emissões 36 de haste de válvula pode medir, captar, obter ou gravar e transmitir dados ou medição 60 referentes à presença e à quantidade de emissões de gás entre a válvula 10 e haste de válvula 11, que pode correlacionar ou indicar escape ou vazamento do meio 18 ou suas fumaças no sistema de processo 70 e desgaste/deterioração da válvula 10 ou lacre de válvula.

O sensor de emissões 36 de haste de válvula pode obter os dados 60 através de uma abertura 27 na parede/corpo de haste de válvula 12a, 92a (vide, por exemplo, a Figura 1). Em modalidades exemplificadoras alternativas, conforme descrito na Figura 8, a sensor de emissões 36 da abertura 27 e haste de válvula pode estar localizado dentro do elemento de controle 13. A abertura 27 também pode se estender através do epóxi 26 de modo que o sensor de emissões 36 possa ter acesso ás emissões que entram através da abertura 27. Um segundo termopar 35 ou sensor de temperatura 32 também pode captar e transmitir dados, medições ou métricas 60 referentes ao diferencial térmico do fluxo de meio 18 ou fluido de meio, que pode estar correlacionado ao torque e cavitação da válvula

10. Um transdutor de pressão 34 pode captar, gravar, medir ou obter e transmitir uma medição, métrica ou dados 60 da pressão de meio, que também pode ser correlacionado ao torque e cavitação da válvula 10. Dados, métricas ou medições 60 referentes ao tipo de meio, que se correlaciona ao torque e operação da válvula podem ser inseridos como entrada no microprocessador ou unidade computacional 23 do módulo de componentes eletrônicos 20. Os dados, métricas, sinais e medições 60 referentes à corrente do motor de atuador, pressão do ar do atuador, torque da haste de válvula, vibração da válvula, temperatura da válvula, emissões, tipo de meio, fluxo de meio e pressão de meio podem ser transmitidos e recebidos pelo microprocessador ou unidade computacional 23. Os dados ou sinais 60 podem ser adicionalmente processados e analisados pelo microprocessador ou unidade computacional 23 para proporcionar modelagem ou análise preditiva, ou determinar parâmetros desejados da válvula 10 para o sistema de válvula inteligente 10 conforme adicionalmente descrito para a Figura 7.

[0029] A Figura 7 descreve um diagrama esquemático de uma modalidade exemplificadora de um microcontrolador ou microprocessador 23 (e também microprocessador ou unidades computacionais 16a e 17a) para válvula inteligente 10 e sistema de módulo de componentes eletrônicos integrado 20. O microprocessador, microcontrolador ou unidade computacional 23 (incluindo microprocessadores 16a e 17a) podem ter componentes que incluem, mas não se limitam a, um dispositivo de armazenamento 50, uma unidade de coleta de dados 51, uma unidade de avaliação ou análise de riscos 52, uma unidade de dados históricos 53, uma unidade de análise comparativa 54, uma unidade de notificação 55 e uma unidade de transceptor 56. Em geral, qualquer descrição ou revelação referente à análise e processamento com base em dados restaurados/observados do sensor 25, medições ou métricas 60 que são descritas conforme realizado pelo microprocessador 23 também podem ser realizadas remotamente e também por microprocessadores 16a ou 17a dentro dos atuadores 15, à medida que o condutor primário 21 retransmite, transmite e comunica dados 60 entre o atuador 15 e o módulo de componentes eletrônicos 20 que contém o microprocessador 23.

[0030] O microprocessador 23 e seus componentes são geralmente implementados como um conjunto de circuitos eletrônicos e componentes computacionais baseados em processador controlados por instruções computacionais armazenadas em componentes de armazenamento de dados físicos 50, incluindo vários tipos de memória eletrônica e/ou dispositivos de armazenamento em massa. Deve-se notar, no princípio, que as instruções computacionais armazenadas em dispositivos de armazenamento de dados físicos 50 e executadas em processadores ou microcontroladores 23 compreendem os componentes de controle de uma ampla variedade de dispositivos modernos, máquinas e sistemas, e são tão tangíveis, físicos e reais quanto qualquer outro componente de um dispositivo, máquina ou sistema. Ocasionalmente, encontram-se declarações que sugerem que uma lógica de controle implementada por instrução computacional é “meramente software” ou de alguma forma abstrata e menos tangível que componentes de máquina física. Os indivíduos familiarizados com ciência moderna e tecnologia entendem que esse não é o caso. Instruções computacionais executadas por processadores devem ser entidades físicas armazenadas em dispositivos físicos. De outro modo, os processadores não seriam capazes de acessar e executar as instruções. O termo “software” pode ser aplicado a uma representação simbólica de um programa ou rotina, tal como uma impressão ou lista exibida de declarações de linguagem de programação, mas essas representações simbólicas de programas computacionais não são executadas por processadores. De preferência, processadores buscam e executam instruções computacionais armazenadas em estados físicos em dispositivos de dados físicos 50. De modo similar, mídias legíveis por computador são mídias de armazenamento de dados físicos 50, como discos, memórias e dispositivos de armazenamento em massa que armazenam dados em uma forma tangível física que possa ser subsequentemente restaurada a partir da mídia de armazenamento de dados físicos 50. Ademais, as mídias de armazenamento de dados físicos 50 podem ser opcionalmente integrais ao microprocessador 23.

[0031] O microprocessador 23 acessa e usa uma variedade de tipos diferentes de informações recebidas, sinais, retroinformações, dados,

métricas, medições ou entradas 60, incluindo, entrada de usuário/operador, a fim de gerar controles ou comandos de saída que possam ativar ou alterar processos do microprocessador 23 ou da válvula inteligente 10, ou, de outro modo, transmitir sinais e dados.

Esses processos alterados podem incluir: desabilitar energia ao atuador 15 ou válvula 10; alterar a posição do elemento de controle 13; e alertas ou alarmes visuais e audíveis ao operador do sistema de processo 70, dentre outros.

Os dados 60 (por exemplo, a partir do acelerômetro 31, sensor de fluxo 43, sensor de temperatura 32, medidor de tensão 30, e/ou sensores de torque 44) podem ser coletados e analisados tanto singular como coletivamente para determinar falhas, falhas previstas, comparação a leituras de linha basal, e outros usando modelos estatísticos como tomada de decisão Bayesiana e análise fina de dados brutos data 60 usando Transformadas Rápidas de Fourier (doravante, também “FFT”). As computações podem ser distribuídas entre os microprocessadores 23 e outras unidades computacionais ou componentes eletrônicos dentro do atuador 15 (tais como microprocessadores 16a ou 17a). Variáveis, dados, medições ou métricas recebidas/medidas 60, ou variáveis, métricas, informações ou dados de entrada/armazenados 60, se recebidos ao microprocessador 23 por entrada de usuário ou retroinformações a partir de qualquer um dos sensores 25, incluem pelo menos: corrente de motor do atuador elétrico, pressão do ar de atuador pneumático, torque de haste de válvula, vibração de válvula, temperatura de válvula, emissões de haste de válvula, tipo de meio, fluxo de meio, pressão de meio, e tempo de espera do atuador dentre outros.

Informações adicionais usadas pelo microprocessador 23 em seus algoritmos podem incluir uma ou mais agendas de controle armazenadas, algoritmos, entradas de controle imediatas recebidas através de uma interface de exibição ilustrativa 55a, e dados, comandos, comissionamento, e outras informações recebidas a partir de outros sistemas de processamento (incluindo comunicação de dados entre as unidades computacionais 23, 16a e 17a), sistemas de processamento de dados remoto, incluindo sistemas de processamento de dados baseado em nuvem (não ilustrados) e podem incluir, ainda, análise estatística de média, desvio, desvio de linha basal, Bayesiana, e FFT (incluindo outras análises) de dados 60. Ademais, em modalidades exemplificadoras alternativas, o microprocessador 23 pode monitorar e coordenar retroinformações de dados e/ou entrada 60 para a válvula 10 para ajustar automaticamente a posição do elemento de controle 13, ou o atuador 15, ou alertar o operador de manutenção ou necessidades de reparo conforme baseado nas medições/métricas 60 ou dados salvos/armazenados 60 para a válvula 10. Interfaces analógicas e digitais 55a do microcontrolador 23 podem processar os dados de sensor 60 e realizar análise em tempo real dos dados coletados 60. O microprocessador 23 pode extrair e deduzir a partir dos dados de sensor em tempo real brutos 60 informações ou previsões referentes (e não limitadas a): vida útil restante da válvula 10, vida útil restante do atuador 15, intervalos de serviço, falha pendente potencial ou perda de serviço, e manutenção preventiva.

Apenas a título de exemplo, o microprocessador 23 pode monitorar e registrar a vibração da válvula 10, e dados de torque 60 da haste de válvula 11 por vários períodos de tempo no componente de armazenamento de dados físicos 50, e ajustar a posição da válvula inteligente 10 de modo correspondente para considerar o desgaste/deterioração para um volume de fluxo de meio necessário 18 ou quantidade e/ou alertar o operador quando os dados captados ou métrica 60 excederem um valor de dados desejados armazenados ou conjunto de parâmetros para os dados captados correspondentes 60. Esse histórico e dados 60 armazenados pelo componente de armazenamento de dados físicos 50 pode ser adicionalmente usado para problemas, manutenção e reparo dos componentes da válvula inteligente 10 pelo operador ou fabricante do sistema, ou pelo próprio microprocessador 23. Além de gerar opcionalmente uma saída de controle para manipular os componentes da válvula inteligente 10 (apenas a título de exemplo, o atuador 15 e o elemento de controle 13), o microprocessador também pode opcionalmente proporcionar um LED, gráfico, tela ou interface analógica (incluindo um sistema de interface ou alarme digital ou analógico 55a) que permite que usuários/operadores facilmente insira controles e também possa proporcionar ou transmitir saída, dados, sinais e outras informações para entidades remotas, outros microcontroladores, e a usuários através de uma interface de saída de informações.

O sistema de interface 55a pode ser um atuador 15 montado com componentes eletrônicos tendo a capacidade de exibir informações e, sucessivamente, comunicar informações adicionais a um controlador de processo ou outra instrução conectada a uma rede para o atuador 15, incluindo, sem limitação, rede e armazenamento baseado em nuvem.

A comunicação digital communication pode permitir que componentes eletrônicos ou unidades de computação dentro do atuador 15 para se comunicar diretamente com o módulo de componentes eletrônicos encapsulado 20. Dessa maneira, o microprocessador 23 pode atuar como um mecanismo para captar ou receber retroinformações para ajustar e corrigir os sistemas da válvula inteligente 10. Embora, em determinadas modalidades exemplificadoras, o microprocessador encapsulado 23 não possa ter uma interface de exibição direta/digital 55a, o microprocessador 23 pode incluir um indicador de LED visível através de uma janela no eixo de haste de válvula 11 (não ilustrado).

[0032] As modalidades da tecnologia podem assumir a forma de uma modalidade totalmente de hardware, uma modalidade totalmente de software (incluindo firmware, software residente, microcódigo, etc.) ou uma modalidade que combina aspectos de software e hardware que podem ser todos geralmente referidos no presente documento como um “circuito,” “módulo” ou “sistema.” Adicionalmente, as modalidades da matéria revelada podem assumir a forma de um produto de programa computacional incorporado em qualquer meio tangível de expressão tendo um código de programa usável por computador no meio. As modalidades descritas podem ser proporcionadas como um produto de programa de computador, ou software, que pode incluir uma mídia legível por máquina tendo armazenada nela instruções, que podem ser usadas para programar um sistema computacional (ou outros dispositivos eletrônicos) para realizar um processo de acordo com as modalidades, sejam presentemente descritas ou não, visto que cada variação concebível não é enumerada no presente documento. Uma mídia legível por máquina inclui qualquer mecanismo para armazenar ou transmitir informações sob a forma (por exemplo, software, aplicativo de processamento) legível por uma máquina (por exemplo, um computador). A mídia legível por máquina pode incluir, mas não se limita a, mídia de armazenamento magnético; mídia de armazenamento óptico; mídia de armazenamento magneto-óptico; memória somente para leitura; memória de acesso aleatório; memória programável apagável; memória flash; ou outros tipos de mídia adequados para armazenar instruções eletrônicas. Além disso, as várias modalidades podem ser incorporadas em uma forma elétrica, óptica, acústica ou outra forma de sinal propagado (por exemplo, ondas portadoras, sinais infravermelhos, sinais digitais, etc.), ou mídia de comunicações/telemetria com fio, sem fio ou outras.

[0033] Um código de programa de computador para realizar operações das modalidades pode ser escrito em qualquer combinação de uma ou mais linguagens de programação. O código de programa pode executar totalmente em um computador de usuário, parcialmente no computador de usuário, como um pacote de software autônomo, parcialmente no computador do usuário e parcialmente em um computador remoto ou totalmente no computador remoto ou servidor. No último cenário, o computador remoto pode ser conectado ao computador do usuário através de qualquer tipo de rede, incluindo uma rede de área local (LAN), uma rede de área pessoal (PAN), ou uma rede de área ampliada (WAN), ou a conexão pode ser feita a um computador externo (por exemplo, através da Internet usando um Provedor de Serviço de Internet).

[0034] O dispositivo de armazenamento 50 pode ser qualquer dispositivo de armazenamento adequado para armazenar dados. A unidade de coleta de dados 51 pode coletar, acumular, manipular e/ou categorizar os dados 60 transmitidos pelos sensores 25 sobre a válvula inteligente 10 bem como o sistema de processo 70 e/ou mídias 18 e recebidas pelo microprocessador 23 ou módulo de componentes eletrônicos 20. Cada sensor 25 contribui para métricas ou dados 60 que levam a uma vista parcial da condição subjacente da válvula inteligente 10 e atuador 15. Ao combinar as métricas 60 de um grupo ou pluralidade de sensores 25 usando técnicas analíticas em tempo real, uma avaliação de precisão da condição da válvula 10 e atuador 15 pode ser obtida. A unidade de coleta de dados 51 pode manipular os dados coletados em um formato que permita que o operador e/ou o microprocessador 23 tomem uma ação apropriada durante as operações. A unidade de avaliação ou análise de risco 52 pode receber os dados categorizados 60 a partir da unidade de coleta de dados 51 a fim de determinar se existe algum risco presente ou futuro provável na válvula inteligente 10 e pode fazer previsões não limitadas à vida útil restante da válvula, vida útil restante do atuador, intervalos de serviço, falha pendente potencial ou perda de serviço, e manutenção preventiva. O risco pode se basear em eventos em tempo real que ocorrem nas operações e/ou se baseiam em eventos preditivos que provavelmente ocorrem. A unidade de avaliação ou análise de risco 23 pode classificar os riscos para o microprocessador 23 e/ou o operador (tal como se cria um alerta ou alarme). Apenas a título de exemplo, técnicas como análise de Fourier de dados 60 a partir do sensor de vibração 31 podem extrair diferenças em frequências fundamentais que podem mostrar deslocamentos no desempenho de linha basal medido em comissionamento comparado a uma operação a longo prazo. Essas alterações podem ser diretamente correlacionadas ao desempenho do atuador 15 e válvula 10 e levar a métodos preditivos que indicam falhas potenciais do atuador 15 e válvula 10 ou prever a necessidade por serviço. Quando essa análise for correlacionada a medições de torque direto 60 da haste de válvula 11, a significância estatística dos dados correlacionados resulta em afirmações preditivas precisas.

[0035] A unidade de dados históricos 53 pode categorizar os dados históricos, medições ou métricas 60 coletados pela unidade de coleta de dados

51. A unidade de análise comparativa 54 pode comparar os dados, medições ou métricas 60 coletados pela unidade de coleta de dados 51, os riscos classificados e/ou os dados históricos 60 a fim de determinar um curso de ação para o operador e/ou microprocessador 23. A unidade de análise comparativa 54 pode determinar, ainda, se as métricas, dados ou medições captados 60 estiverem dentro de um conjunto predeterminado de valores de parâmetro conforme previamente inserido no microprocessador 23. Os parâmetros da válvula inteligente 10 podem ser quaisquer parâmetros adequados definidos pelo fabricante, operador, cliente, ou qualquer outra fonte ou algoritmo adequado. A unidade de análise comparativa 54 pode realizar uma determinação de quão sério o risco se baseia nos dados 60 captados e coletados. A unidade de análise comparativa 54 pode retransmitir informações à unidade de notificação 55 de modo que a unidade de notificação 55 possa alertar o operador e/ou tomar uma ação. A unidade de notificação 55 pode alertar o operador ou microprocessador 23 de uma condição em tempo real, e/ou uma condição prevista sobre a válvula inteligente 10 e/ou o sistema de controle de processo 70. A unidade de notificação 55 pode incluir as interfaces de exibição visual (tal como a interface ou sistema de alarme visual 55a da Figura 3), sons ou alarmes audíveis, uma resposta cinética ou automatizada, e/ou uma combinação dos mesmos. A unidade de transceptor 56 e/ou o transmissor podem ser qualquer dispositivo adequado configurado para enviar e/ou receber dados ao microprocessador 23

(tal como, a título de exemplo, em determinadas modalidades exemplificadoras, o condutor primário 21). A unidade de implementação 57 pode ser configurada para criar e executar um plano de implementação para remediação da válvula 10 (incluindo, sem limitação, desabilitar ou habilitar energia ao atuador 15 ou válvula 10; ajustar o atuador 15 ou válvula 10, alterar a posição do elemento de controle 13; e alertas ou alarmes visuais e audíveis ao operador do sistema de processo 70, dentre outros). Em outro exemplo, o operador e/ou o microprocessador 23 podem atualizar, determinar ou proporcionar previsões quanto aos parâmetros da válvula inteligente 10, e/ou dados à medida que operações estão sendo realizadas. O operador e/ou o microprocessador 23 podem notificar ou atualizar a unidade de dados históricos 53 de quaisquer condições, ou parâmetros, que precisam ser comparados no futuro.

[0036] Embora válvulas borboleta e esféricas tenham sido ilustradas como modalidades exemplificadoras. Qualquer tipo de válvula industrial tendo uma haste pode ser implementado como a válvula inteligente 10.

[0037] Muito embora as modalidades exemplificadoras sejam descritas com referência a várias implementações e explorações, entende-se que essas modalidades exemplificadoras são ilustrativas e que o escopo da matéria inventiva não se limita à mesma. Muitas variações, modificações, adições e aperfeiçoamentos são possíveis.

[0038] Vários exemplos podem ser proporcionados para componentes, operações ou estruturas descritos no presente documento como um exemplo único. Em geral, estruturas e funcionalidade apresentadas como componentes separados nas configurações exemplificadoras podem ser implementadas como uma estrutura ou componente combinado. De modo similar, estruturas e funcionalidade apresentadas como um componente único podem ser implementadas como componentes separados. Essas e outras variações, modificações, adições e aperfeiçoamentos podem se enquadrar no escopo da matéria inventiva.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho para monitorar uma válvula tendo um elemento de controle, em que o elemento de controle é atuado por um atuador, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: uma haste de válvula tendo um furo através da mesma, em que o furo é definido por uma parede da haste de válvula, e, ainda, em que a haste de válvula é conectada em uma primeira extremidade ao atuador e em uma segunda extremidade ao elemento de controle; e um módulo de componentes eletrônicos dentro do furo da haste de válvula, em que o módulo de componentes eletrônicos compreende, ainda, um ou mais sensores dentro da haste de válvula.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, um condutor que conecta o módulo de componentes eletrônicos ao atuador.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de componentes eletrônicos compreende, ainda, um microprocessador.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, um epóxi entre o módulo de componentes eletrônicos e o furo da haste de válvula.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou mais sensores compreendem um acelerômetro.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou mais sensores compreendem um termopar.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou mais sensores compreendem um medidor de tensão montado em uma extremidade do módulo de componentes eletrônicos.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, uma abertura definida através da parede da haste de válvula, e, ainda, em que um ou mais sensores compreendem um sensor de emissões.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o furo é definido ao longo do comprimento da haste de válvula.

10. Aparelho para monitorar uma válvula, em que a válvula é atuada por um atuador, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: um elemento de controle de fluxo da válvula, em que uma parede do elemento de controle de fluxo define um furo, que configura um elemento de controle de fluxo vazado; e um módulo de componentes eletrônicos dentro do furo do elemento de controle de fluxo, em que o módulo de componentes eletrônicos compreende, ainda, um ou mais sensores dentro do elemento de controle de fluxo.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, uma haste de válvula fixada em uma extremidade ao elemento de controle de fluxo, e em outra extremidade ao atuador; em que a haste de válvula define um segundo furo através da mesma.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, um condutor que conecta o módulo de componentes eletrônicos ao atuador, em que o condutor recebe e transmite dados entre o módulo de componentes eletrônicos e o atuador.

13. Método para medir diretamente uma métrica de uma válvula, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: proporcionar uma haste de válvula, em que a haste de válvula define uma cavidade; embutir um módulo de componentes eletrônicos na cavidade da haste de válvula; conectar em uma extremidade ai módulo de componentes eletrônicos, em que o condutor é conectado em uma extremidade oposta a um atuador da válvula; fornecer energia ao módulo de componentes eletrônicos com o condutor; receber dados a partir do módulo de componentes eletrônicos com o condutor; transmitir dados ao módulo de componentes eletrônicos com o condutor; e proporcionar um sensor no módulo de componentes eletrônicos.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, a etapa de revestir o módulo de componentes eletrônicos em epóxi na cavidade.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, as etapas de observar e registrar a métrica da válvula com o sensor; transmitir a métrica proveniente do sensor ao módulo de componentes eletrônicos; e comparar a métrica observada e registrada com dados armazenados.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, a etapa de prever pelo menos um dentre: uma falha da válvula, um intervalo de serviço da válvula ou uma etapa de manutenção para a válvula.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, a etapa de alertar sobre a falha de válvula prevista através de um alarme visual.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a métrica compreende um torque da válvula e o sensor compreende um sensor de pressão na haste de válvula.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a métrica compreende uma vibração da válvula e o sensor compreende um acelerômetro na haste de válvula.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda, a etapa de proporcionar um segundo sensor fixado a uma parede externa da haste de válvula, em que o segundo sensor é um medidor de tensão.

21. Método para adquirir dados a partir de uma válvula em um sistema de processo, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: embutir um microprocessador em uma haste de válvula, em que a haste de válvula é conectada à válvula; embutir um sensor dentro da haste de válvula; transmitir sinais representativos dos dados de válvula a partir do sensor ao microprocessador; e receber os sinais de dados de válvula transmitidos para determinar vários parâmetros de válvula.

22. Aparelho para monitorar uma válvula, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um elemento de controle de fluxo na válvula; um módulo de componentes eletrônicos na válvula, em que o módulo de componentes eletrônicos compreende, ainda, um ou mais sensores próximos ao elemento de controle de fluxo; uma pluralidade de sensores configurados para coletar dados a partir da válvula; uma unidade de microprocessador configurada para receber dados a partir dos sensores; em que a unidade de microprocessador compreende: uma unidade de coleta de dados configurada para receber dados referentes à válvula a partir dos sensores; uma unidade de análise de avaliação de riscos configurada para avaliar uma condição da válvula com base nos dados recebidos; uma unidade de dados históricos para compilar dados com o passar do tempo; uma unidade de análise comparativa para comparar dados, determinar ou prever através de análise e em resposta à unidade de coleta de dados, da unidade de análise de riscos e da unidade de dados históricos configuradas para gerar um relatório que detalha falhas reais, uma verossimilhança de uma falha e/ou uma probabilidade de falhas futuras ou necessidade por serviço; e uma unidade de implementação configurada para criar e executar um plano de implementação para remediação da válvula.

23. Aparelho para monitorar a válvula, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de sensores tem pelo menos dois sensores selecionados a partir do grupo de sensores que consiste em uma célula de carga, um medidor de tensão, um sensor de pressão, um acelerômetro, um acelerômetro de 3 eixos geométricos, um sensor de temperatura, um termopar, um sensor de fluxo, um sensor de corrente, um transdutor de pressão, um sensor de emissões e um sensor de torque.

24. Aparelho para monitorar uma válvula tendo um elemento de controle, em que o elemento de controle é atuado por um atuador, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma haste de válvula, em que a haste de válvula é conectada em uma primeira extremidade ao atuador e em uma segunda extremidade ao elemento de controle; uma cavidade definida dentro da haste de válvula; e um módulo de componentes eletrônicos dentro da cavidade da haste de válvula, em que o módulo de componentes eletrônicos compreende, ainda, um ou mais sensores dentro da haste de válvula.

25. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que a cavidade é um furo estendendo-se longitudinalmente através da haste de válvula.

26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que a cavidade é uma fenda estendendo-se longitudinalmente ao longo da haste de válvula.