Valvulas de Control InteligentesEs muy extenso hablar sobre
vlvulas y ms an de sus controles y automatizacin.No obstante
trataremos de exponer lo ms claro y breve posible
losconceptosactuales y facilitar consejos prcticos de acuerdo a
criterios, desarrollo y evolucin que hemos podido aprender a lo
largo de muchos aos trabajando con este elemento final de control
que es el ms importante para el buen funcionamiento de los procesos
industriales.
LaVlvulade Control Actual
Los avances espectaculares realizados en los ltimos aos en el
campo de la tecnologa digital (Microprocesadores, comunicacin
etc.), no solo han revolucionado a losinstrumentosde Panel (DCS,
PLC, Controladores, etc.), si no tambin a las vlvulas de control.
Actualmente, ms del 40% de la instrumentacin local que se instala
(transmisores, analizadores, vlvulas de control, etc.) se hace con
el calificativo de inteligente, incorporando funciones de clculo,
control, autodiagnosis, calibracin remota, etc. En la actualidad la
comunicacin de losinstrumentosinteligentes con los SCDs, son con
protocolos hbridos (seal 4 20 mA + seal digital) donde el
denominado HART es el ms usado. La tendencia futura es tratar de
normalizar y estandarizar la comunicacin totalmente digital
existiendo ya disponibilidad de equipos con protocolos digitales
puros (Field Bus Foundation). Obviamente el mundo de las vlvulas de
control no han quedado ajeno a estos avances tecnolgicos y
actualmente se han incorporado posicionadores y controladores
expertos inteligentes que se pueden montados en cualquier vlvula de
control.
Criteriosde Seleccin de vlvulas de Control
Nosotros vemos muchos problemas comunes en campo asociados con
las vlvulas. Estos problemas se caracterizan por: Necesidad de
frecuente mantenimiento, por ejemplo, un usuario dir que Nosotros
debemos reconstruir est vlvula despus de cada cierre. El ciclo de
mantenimiento debe hacerse muchas veces lo que se ha vuelto una
norma. Vlvulas que trabajan perfectamente despus de su
mantenimiento, pero que en un corto periodo de tiempo se vuelven un
dolor de cabeza funcionando pobremente y poco confiable. Las
vlvulas causan preocupacin durante el cierre yaperturaen lo que se
refiere a si superarn los fenmenos transitorios. Sin embargo una
vez que el sistema est a completacargalos problemas desaparecen.
Vlvulas para las cuales el sistema de control debe ser puesto en
operacinmanualporque ocurren problemas cuando el sistema est en
automtico. Lazo de control de bypass son puestos en servicio
durante el arranque y cierre transitorios para permitir una
operacin estable de la vlvula principal.Estos problemas existen a
causa de: Mala aplicacin del diseo de la vlvula seleccionada.
Sobre-dimensionamiento sub-dimensionamiento de la vlvula para la
necesidad delproceso. Requerimientos pobremente especificados al
proveedor.Uno de nuestros objetivos es la apropiada especificacin
de la vlvula de control para evitar muchos problemas como los
anotados arriba.A)Especificacionespara vlvulas decontrol
Lasespecificacionespara vlvulas de control son lo que indican lo
mnimo que debe de contener una vlvula para satisfacer todas las
condiciones de operacin, el tipo de aplicacin y los requerimientos
del usuario. Todas lasespecificacionesse relacionan con las partes
de la vlvula de control y el flujo de fluidos, considerando la
experiencia acumulada del usuario y de las instituciones que
normalizan todo lo relacionado con las vlvulas de control, como es
la ISA que rige para toda Amrica.Lasespecificacionesmencionan cmo
deben de disearse y calcularse las diferentes partes de la vlvula
de control en funcin de losdatosy detalles de operacin y diseo y de
los requerimientos del usuario. Cuando un usuario solicita una
vlvula de control para una construccin nueva o en substitucin de
una vlvula existente, debe de dar junto con losdatosde operacin
lasespecificaciones.Por lo tanto, en general
lasespecificacionespara una vlvula de control deben de ser las
siguientes: Actuador:Tipos de Actuador El Posicionador:APEX 5000.
Logic Serie 1000 La Vlvula: Trim (Internos):Principos Bsicos, El
problema con gases,Nivel de SonidoB) Actuador
b.1) Tipos de Actuador
Para seleccionar el actuador, debe tomarse en consideracin las
condiciones de operacin y lasespecificaciones. Los actuadores
pueden ser tipo neumtico elctrico, de pistn diafragma o de pin y
cremallera de doble accin retorno por resorte. Se debe analizar el
suministro de aire disponible en la red neumtica y tener en
consideracin la calidad del mismo. Actualmente se cuenta con
softwares que realizan est trabajo, nosotros haremos uso del
Software AutoSize 3.0 diseado por Automax/Flowserve Control
Division.Paraaplicacionescon vlvulas mayores de 2 pulgadas de
dimetro y cadas de presin de > 580 psi no deben de usarse
actuadores de diafragma. Se recomienda usar actuadores de pistn
lineales cuarto de vuelta.- ElActuadorde Pin y Cremallera
Los Actuadores de Pin y Cremallera estn diseados para la
automatizacin de Vlvulas de Mariposa, Bola o Macho, es decir
vlvulas de 1/4 Vuelta (Giro 180 para vlvulas de 03 vas). Los
actuadores son diseados con una carrera de 100 de rotacin con
ajuste de carrera tanto CW como CCW para la posicin de abierto y
cerrado. Son transformables a Doble Accin o Retorno por Resorte
simplemente Sustrayendo o Adicionando Resortes utilizando el mismo
cuerpo y tapas. Tiene por tanto el mismo tamao para ambas
alternativas. Disponible en torques desde 25 in-lbs hasta 58,000
in-lbs para un ptimo dimensionamiento de actuador
La eleccin de los actuadores depende de factores tales como:Cada
de presin a travs de la vlvulaClasificacin del lugar de
instalacinTorque de la vlvulaTiempo de repuesta- ElActuadorde
Piston VALTEK
El actuador lineal de piston y resorte VALTEK es un poderoso
actuador neumtico de alto rendimiento que permite regular operar en
modo ON-OFF. El cilindro est diseado para suministros de aire hasta
150 Psi (10.3 Psi), usando un resorte para proveer operacin de
fallo seguro. El posicionador suministra aire a ambas cmaras, esta
caracterstica le permite obtener una posicin segura y precisa a la
vlvula y una alta frecuencia de respuesta.C) El Posicionador
Es el accesorio ms importante asociado a una vlvula de control.
Puede ir de manera independiente (solo posicionador) integrado con
el convertidor I/P. Se monta sobre cualquier tipo de vlvula, sea
est lineal cuarto de vuelta. Su funcin es la regulacin de la vlvula
de acuerdo a una seal procesada bajo algn algoritmo de control que
responde con una seal anloga de 4 20mA.- APEX 5000
Posicionador electro-nematico basado en el principio de
equilibrio de fuerzas. Recibe una seal neumtica 3-15 Psi elctrica
4-20 mA, y la compara con la posicin del vstago de la vlvula y bajo
una estrategia de control de retroalimentacin (feed back) logra el
correcto posicionamiento de la vlvula. Internamente utiliza una
leva que le da opciones de poder operar bajo modos deaperturarpida
(square root), lineal (linear) lenta (squared). El sistema es
modular, permitiendo darle dar las caractersticas
msapropiadascompatiblesalproceso.
-LogicSerie 1000
El posicionador logix 1000 es un instrumento elctrico de
retro-alimentacin. La figura de arriba muestra un Logix 1000
instalado en un actuador de doble efecto para accin aire para
abrir. El posicionamiento est basado en el balance de 02 seales:
unaproporcionala la seal de comando de ingreso y la
otraproporcionala la posicin del vstago de la vlvula. La presin de
aire para el modulador de presin del posicionador es cogida desde
una toma fuera del suministro principal y es filtrada mientras pasa
a travs de un elemento de filtro dentro del mdulo. A continuacin el
aire pasa a travs de unreguladorde presin interno que lo regula
aproximadamente a 22 Psig. El aire entonces pasa a travs de un
orificio que restringe el flujo y su consumo.El modulador de la
presin adems controla el aire a 6-12 Psig, usando un resorte de
diafragma plano que es atrado hacia por un electromagneto hacia una
boquilla. Un sensor de Efecto hall de temperatura compensada , el
cual est montado sobre el circuito que sensa la posicin de la spool
valve. El sensor de efecto hall y el cuircuito crean un lazo
interno de control, que determina cuanta corriente debe enviarse al
electro-magneto para conseguir la posicin deseada de la spool
valve. El electro-magneto en un lazo con retro-alimentacin vara es
espaciamiento entre la boquilla y el resorte plano que regulan la
presin a 6-12 psig, proporcional a la seal digital procesada en el
algoritmo de control. Cuando la seal de comando y la seal de la
posicin del vstago son iguales, el sistema estar en equilibrio y la
vstago de vlvula estar en la posicin exigida por la seal de
comando. Si ambas seales no son iguales, la spool valve se mover
hacia delante haca atrs y por medio de el modulador de presin,
cambiar la presin de salida y la cantidad de flujo. Ocurrir que el
actuador se mover hasta la seal de posicin que se ecualice con la
seal de comando.