Laboratorio 11 Valvula de Diafragma

Control de Procesos CODIGO: AE6010

LABORATORIO N° 11

Válvula de Diafragma”

“

1.- AR TEAG A QUISPE QUISPE P IER O GR UVER A lumnos :

2.- C HA MB I C HOQUE HO QUE MA MA NI J E S US

3.- C HA V E Z P E R A L TA J UNIO UN IOR R G rupo : 1 MA R C O A R C OS Nota: CAMARGO S emestre emes tre : VI Fecha Fec ha de de entreg entreg a : 13 09 2018 Hora:

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Tema :

Válvula de diafragma Departamento de Electricidad y Electrónica

I.

Fecha:

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OBJETIVOS 1. 2. 3. 4.

Identificar las características físicas de los actuadores. Pruebas de funcionamiento Evaluar y determinar si son correctas las condiciones bajo las cuales se ha montado un actuador Realizar una auto calibración de un actuar

5. Mantenimiento de los actuadores 6. Identificación de tipos de actuadores.

II. RECURSOS a. b. c.

Válvula Diafragma Calibrador de corriente 705 Fluke Cables de conexión para calibración.

1. EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS:  

Fuente de alimentación DC regulable. Multímetro digital.

Tener cuidado con el tipo y niveles de voltaje que suministran a los equipos

Antes de utilizar los instrumentos cerciorarse si son de entrada o de salida, para no dañar los equipos

Tener cuidado en la conexión y en la desconexión de los equipos utilizados

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Grupo

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III. INFORMACIÓN PRELIMINAR Fundamento Teórico Funcionamiento

Y

Principio

De

VÁLVULASDECONTROLNEUMÁTICASCON ACTUADORDEDIAFRAGMA

En este tipo de válvulas, la única y mayor diferencia que encontramos respecto a las válvulas de tipo pistón radica en que el vástago se encuentra unido a un diafragma, el mismo que se acciona por medio de la presión de aire suministrada a un solo lado del mismo, en tanto que uno o varios resortes lo accionan en sentido contrario. Figura 1. Figura 1.

CONVERTIDORES IP De todo lo anterior deducimos que para comandar una servo-válvula neumática, es necesario suministrarle una presión de referencia entre 3 y 15 psi. Obviamente esto no es práctico, puesto que si por ejemplo deseamos comandar automáticamente la válvula a cierta distancia, será necesario llevar tuberías de aire con la señal de referencia desde un punto hasta otro. A fin de simplificar y resolver el problema anterior, los fabricantes de válvulas neumáticas servo controladas proveen de una unidad conocida como “Convertidor IP”. Si bien su estructura interna y la electrónica empleada es sumamente compleja, su función es simple, y es convertir una señal de corriente 4-20 mA a una presión de referencia proporcional de 3 a 15 psi.

En conclusión, los convertidores IP están dotados de un sistema electrónico que convierte la corriente entre 4 y 20 mA a una presión de aire entre 3 y 15 psi de manera proporcional. Un manómetro nos permite observar si la corriente de referencia se traduce a una presión proporcional. Los convertidores IP toman la fuente de aire (verificar el valor máximo) directamente del abastecimiento de aire del servoposicionador y usualmente se montan directam ente sobre los mismos, esto hace que la válvula sea muy versátil y de fácil utilización.

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IV.

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CONDICIONES DE SEGURIDAD

AIRE PARA ABRIR (AIR TO OPEN) Y AIRE PARA CERRAR (AIR TO CLOSE) En toda válvula servo controlada debemos tener en cuenta la condición de seguridad en falla. Podemos elegir una de dos opciones, a saber: La vávula se cierra totalmente en caso de una falla en el sistema de servocontrol de la válvula o  en caso de pérdida de energía. Estas son las válvulas cuya denominación versa como aire para abrir (air to open). La vávula se abre totalmente en caso de una falla en el sistema de servocontrol de la válvula o  en caso de pérdida de energía. Estas son las válvulas cuya denominación versa como aire para cerrar (air to close). En todo equipo presurizado es imperativo mantener ciertas condiciones de seguridad, mismas que como mínimo deben ser:     

Tener válvulas “relief” graduadas a presión máxima adecuada.

Mantener todos los fittings correctamente ajustados. Tener tubing en buen estado. Nunca desarmar unidades presurizadas. Utilizar siempre anteojos de seguridad.

Los actuadores más usuales son:  



  

Cilindros neumáticos e hidráulicos. Realizan movimientos lineales. Motores (actuadores de giro) neumáticos e hidráulicos. Realizan movimientos de giro por medio de energía hidráulica o neumática. Válvulas. Las hay de mando directo, motorizadas, electroneumáticas, etc. Se emplean para regular el caudal de gases y líquidos. Resistencias calefactoras. Se emplean para calentar. Motores eléctricos. Los más usados son de inducción, de continua, sin escobillas y paso a paso. Bombas, compresores y ventiladores. Movidos generalmente por motores eléctricos de inducción.

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Grupo

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V. DESARROLLO a) Enumerar las partes principales de la Válvula de Diafragma

Tabla N° 1 Función que cumple

Item Descripción 1 2

Armadura Disco Obturador

3 4

Indicador de posición. Eje

Se encarga de proteger el área del vástago. Objeto que bloquea el paso del fluido con un ángulo variable. Indica la posición en la que se encuentra el obturador Objeto en el que gira el disco obturador.

Datos de placa de la válvula Angulo de trabajo

90°

Voltaje max

40V

Corriente max

150mA

Alimentación

4 – 20mA

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VERIFICACIÓN DEL ACTUADOR NEUMÁTICO DE DIAFRAGMA

a. Observe y respete las condiciones de seguridad. b. Armar el esquema que se presenta a continuación

c. Utilizando el regulador de presión, suministre aire al actuador neumático de diafragma hasta percibir un pequeño movimiento del vástago y visualizar la presión en el transmisor de presión digital. No olvidar que la presión solo va desde 3 hasta 15 psi. d. Consigne para esta presión la posición cero e. Aumente la presión lentamente hasta que el vástago del actuador alcance el final de carrera (NO SOBREPASAR LOS 15 PSI) . f. Consigne este valor como el alcance (span / stroke). g. Para al menos ocho valores de presión entre la posición cero y el alcance (Stroke / Span), consigne las posiciones del vástago. h. Grafique la posición versus la presión.

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No.

Presión

Posición

1

3

0

2

5

10

3

7

20

4

9

35

5

11

50

6

13

70

7

15

90

Grupo

Fecha:

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Lab. Nº

POSICIÓN VS PRESION 90

100 80

70

60 S O D A R G

50 35

40 20 20

10 0

0 0

5

10

-20

Realiza el procedimiento anterior para el cierre de la válvula y grafique No.

Presión

Posición

1

15

90

2

13

75

100

3

11

60

80

4

9

40

5

7

25

6

5

11

7

3

0

15

20

PRESION PSI

POSICIÓN VS PRESION 90 75 60 60 S O D A R G

40 40

25 11

20 0

0

0 0 -20

5

10

15

20

PRESION EN PSI

¿Qué diferencia encuentra entre los datos de apertura y cierre de la válvula? Existe linealidad en el dispositivo. Explique. Al final del cierre de la válvula muestra una recta, pero el motivo que es se encuentra totalmente cerrada. Si se encuentra dentro de los límites de la tendencia y sigue la misma toda la recta.

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CALIBRACIÓN DE UN SERVOPOSICIONADOR NEUMÁTICO La válvula deberá estar presurizada (14 psi) para que la calibración en cuestión pueda llevarse a cabo. Tenga en cuenta las condiciones de seguridad para operar equipos presurizados con aire comprimido. Siga cuidadosamente las siguientes instrucciones para llevar a cabo la calibración. Implementar el siguiente esquema

a. Identifique el regulador del cero (zero) del servoposicionador neumático. b. Identifique el regulador del alcance (stroke) del servoposicionador neumático. c. Utilizando un calibrador u otra fuente de tensión o corriente, aplique 4 mA al convertidor IP. d. Si la posición del vástago del actuador es diferente de cero ajustar la perilla zero hasta conseguir la posición cero. e. Incremente con el calibrador la corriente poco a poco hasta llegar a los 20 mA. Este incremento debe ser proporcional al movimiento, si no es asi puede ajustar la perilla stroke. Al llegar a los 20 mA en esta posición debe estar a 90 grados. Si esto no fuera así ajuste la perilla stroke hasta que se ajuste a la posición de 90 grados. f.

Disminuir la corriente verificando que a los 4 mA la posición debe ser 0 grados. Si no es así ajustar la perilla zero.

g. Verificar las posiciones y la alimentación de corriente y Repetir el procedimiento si es necesario. Con la siguiente Grafica calibrar Neumáticamente el posicionar, para este procedimiento usar como señal de control presión neumática de 3 a 15 psi. Construir una tabla y graficar la curva.

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A. Después de calibrar la válvula, complete las siguientes tablas

Tabla 1 Subida

Corriente aplicado mA al posicionador

Rango del Transmisor: Min___________Max____________ Presión aplicado al Presión medido Error entre la corriente Posición Posiciona en el actuador o medida y la relación de dor membrana presión de 3 a 15 psi Power Supply

0%

4

0

15

0

0%

25%

8

20

15

5.4

64%

50%

12

50

15

8.7

42%

75%

16

70

15

10.7

28.6%

100%

20

90

15

11

26.6%

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Tabla 2 Bajada

Corriente aplicado mA al posicionador

B.

Rango del Transmisor: Min___________Max____________ Presión aplicado al Presión medido Error entre la corriente Posicionad Posición en el actuador o medida y la relación de or membrana presión de 3 a 15 psi Power Supply

100%

20

90

15

11 0

26.66%

75%

16

70

15

10.1

32.66%

50%

12

45

15

8

46.66%

25%

8

15

15

4.9

67.33%

0%

4

0

15

0

0%

Grafique sobre un mismo sistema de ejes, la curva de la respuesta del transmisor de subida y bajada.

GRAFICO DE SUBIDA Y DE BAJADA 80% 70%

67.33% 64%

O D60% A Z N50% A C 40% L A R 30% O R 20% R E

10% 0% 0% 0%

46.66% 42% 32.66% 28.60%

20%

40%

60%

80%

26.66% 26.60%

100%

120%

% DE CORRIENTE APLICADO SUBIDA

BAJADA

C. ¿Considera Ud. que el transmisor de presión tiene una respuesta lineal ? No, este tiene una exponencial negativa D. ¿Existe error con la relación de presión de 3 a 15 psi y la relación 4 a 20 mA? ¿Por qué?

Si en la primera medición, esto debido a la calibración de la válvula en sí. E. Liste como mínimo tres aplicaciones industriales para este tipo de válvula estudiada 

Aplicación para fluidos en un llenado de tanque de agua o algún fluido pesado.



Aplicación en industria petrolera, llenado de pozas



Aplicación en industria alimentaria fábrica de salchichas

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Válvula de diafragma Departamento de Electricidad y Electrónica 2) Evidencias:

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3) Diagramas P&ID: Anexo Final de Pagina 4) OBSERVACIONES – CONCLUSIONES - APLICACIONES:

Observaciones 

La válvula en un inicio no estaba bien calibrada para abrir y cerrar en los ángulos correctos



La medición de ángulos de la válvula en el indicador se encontraba en mal estado e ste puede haber ocurrido anteriormente por aplicar mayor presión al momento del cierre y figuraba -10 a -15 grados

Conclusiones 

El instrumento de calibración de lazo permite calibrar la válvula en relación desde 4 mA hasta 20mA siendo 0 y 100% respectivamente.



El calibrador de lazo también manda la señal de simulación pudiendo abrir y cerrar la válvula, ya que este es considerado un instrumento de campo y este en teoría se debería constatar con los resultados en sala (PLC) para que no exista error.



La válvula de diafragma es riesgosa y debe ser trabajada con cuidado evitando poner los dedos cuando esta cierra ya que puede cercenarlos.



También pudimos ver sensores de presión los cuales nos mostraban la cantidad de presión que salía del módulo y era aplicada a la válvula, así como la presión de perdida que dr enaba el sistema.

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Aplicaciones Válvulas de compuerta A plicaciones : Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.

Válvulas de macho A plicaciones : Servicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos. Válvulas de g lobo A plicaciones : Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas. Válvulas de bola A plicaciones : Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas. Válvulas de maripos a A plicaciones : Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión.

Válvulas de diafragma A plicaciones : Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos .

Válvulas de apriete A plicaciones : Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de sólidos en suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos, servicio de alimentos.

Válvulas de retención del columpio. A plicaciones : Para servicio con líquidos a baja velocidad.

PROYECTO SEMESTRE ITEM 1 2

Servo válvula de diafragma GRUPO

FECHA LISTA DE MATERIALES DESCRIPCION

Mangueras de presion Bananos de conexion

UNIDAD CANT. PZA PZA

5 4

PZA PZA PZA

2 1 2

LISTA DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS 1 2 3

Sensores de presión Fluke 705 calibrador de lazo Distribuidor de presión

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Lab. Nº

COSTO DE MATERIALES

ITEM UNIDAD

DESCRIPCION

PRECIO CANT. UNIT. S/.

PRECIO TOTAL S/.

Valvula Fisher (Cashco)

1

S/ 6479.96

2

Calibrador de corriente Fluke 705

1

S/ 970.32

S/ 970.32

3

Sensores de presión eléctricos FESTO

1

S/ 395.29

S/ 395.29

1

S/ 6479.96

TOTAL S/. S/ 7845.57

FIN DE DOCUMENTO

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