Valvulas de Control Inteligentes Es muy extenso hablar sobre válvu vullas y más aún de sus controles y automatización. No
obstante
trataremos
de
exponer
lo
más
claro
y
breve
posible
los con concep ceptos tos act actual uales es y fac facili ilitar tar con consej sejos os prá práct ctico icoss de ac acuer uerdo do a cr crite iterio rios, s, desarrollo y evolución que hemos podido aprender a lo largo de muchos años trabajando con este elemento final de control que es el más importante para el buen funcionamiento funcionamiento de los procesos procesos industriales. industriales.
La Válvula La Válvula de de Control Actual Los ava avance ncess esp espect ectac acula ulares res rea reali liado adoss en lo loss !lt !ltimo imoss año añoss en el ca campo mpo de la tecn te cnol olog og"a "a
digi di gita tall
#$ic #$ icro ropr proc oces esad ador ores es,,
comu co muni nica caci ción ón
etc. et c.%, %,
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revolucionado a los instrumen instrumentos tos de &anel #'(), &L(, (ontroladores, (ontroladores, etc.%, si no tambi*n a las válvulas de control. +ctualmente, más del - de la instrument instrumentación ación local que se instala #transmisores, analiadores, válvulas de control, etc.% se hace con el cal califi ificat cativo ivo de int inteli eligen gente, te, inc incorp orpora orando ndo fun funcio ciones nes de cál cálcul culo, o, co contr ntrol, ol, autodi aut odiagn agnos osis, is, cal calibr ibrac ación ión re remot mota, a, etc etc.. /n la act actual ualida idad d la co comun munica icació ción n de los instrumentos inteligentes con los )('s, son con protocolos h"bridos #señal 0 1- m+ 2 señal digital% donde el denominado 3+45 es el más usado. La tendencia futura es tratar de normaliar y estandariar la comunicación totalmente digital existiendo ya disponibilidad de equipos con protocolos digitales puros #6ield 7us 6oundation%. 8bviamente el mundo de las válvulas de control no han quedado ajen aj eno o a es esttos ava van nces te teccnol ológ ógic ico os y
act ctua ualm lmeente se ha han n in inco corrpor orad ado o
posicionadores y controladores expertos inteligentes que se pueden montados en cualquier válvula de control.
Criterios de Selección de válvulas de Control Nosotros vemos muchos problemas comunes en campo asociados con las válvulas. /stos problemas se caracterian por9 : Necesidad de frecuente mantenimiento, por ejemplo, un usuario dirá que ;Nosotros debemos reconstruir está válvula despu*s de cada cierre. /l ciclo de mantenimiento debe hacerse muchas veces lo que se ha vuelto una norma. : <álvulas que trabajan perfectamente despu*s de su mantenimiento, pero que en un corto periodo de tiempo se vuelven un dolor de cabea funcionando pobremente y poco confiable. : Las válvulas causan preocupación durante el cierre y apertura en lo que se refiere a si superarán los fenómenos transitorios. )in embargo una ve que el sistema está a completa carga los problemas desaparecen.
: <álvulas para las cuales el sistema de control debe ser puesto en operación manual porque ocurren
problemas
cuando el sistema
está en
automático. : Lao de control de bypass son puestos en servicio durante el arranque y cierre transitorios para permitir una operación estable de la válvula principal. /stos problemas existen a causa de9 : $ala aplicación del diseño de la válvula seleccionada. : )obre=dimensionamiento ó sub=dimensionamiento de la válvula para la necesidad del proceso. : 4equerimientos pobremente especificados al proveedor. >no de nuestros objetivos es la apropiada especificación de la válvula de control para evitar muchos problemas como los anotados arriba. A) Eseci!icaciones ara válvulas de control Las especificaciones para válvulas de control son lo que indican lo m"nimo que debe de contener una válvula para satisfacer todas las condiciones de operación, el tipo de aplicación y los requerimientos del usuario. 5odas las especificaciones se relacionan con las partes de la válvula de control y el flujo de fluidos, considerando la experiencia acumulada del usuario y de las instituciones que normalian todo lo relacionado con las válvulas de control, como es la ?)+ que rige para toda +m*rica. Las especificaciones mencionan cómo deben de diseñarse y calcularse las diferentes partes de la válvula de control en función de los datos y detalles de operación y diseño y de los requerimientos del usuario. (uando un usuario solicita una válvula de control para una construcción nueva o en substitución de una válvula existente, debe de dar junto con los datos de operación las especificaciones. &or lo tanto, en general las especificaciones para una válvula de control deben de • • • •
ser las siguientes9 Actuador" 5ipos de +ctuador El #osicionador" +&/@ A---. Logic )erie B--La Válvula" $rim %&nternos)"&rincipos 7ásicos, /l problema con gases,Nivel de )onido ') Actuador
b.() $ios de Actuador
&ara seleccionar el actuador, debe tomarse en consideración las condiciones de operación y lasespecificaciones. Los actuadores pueden ser tipo neumático ó el*ctrico, de pistón ó diafragma o de piñón y cremallera de doble acción ó retorno por resorte. )e debe analiar el suministro de aire disponible en la red neumática y tener en consideración la calidad del mismo. +ctualmente se cuenta con softCares que realian est* trabajo, nosotros haremos uso del )oftCare +uto)ie D.- diseñado por +utomaxE6loCserve (ontrol 'ivision. &ara aplicaciones con válvulas mayores de 1 pulgadas de diámetro y ca"das de presión de F AG- psi no deben de usarse actuadores de diafragma. )e recomienda usar actuadores de pistón lineales ó cuarto de vuelta. El Actuador de #i*ón y Cremallera Los +ctuadores de &iñón y (remallera están diseñados para la automatiación de <álvulas de $ariposa, 7ola o $acho, es decir válvulas de BE
La elección de los actuadores depende de factores tales como9 : (a"da de presión a trav*s de la válvula : (lasificación del lugar de instalación : 5orque de la válvula : 5iempo de repuesta El Actuador de #iston VAL$E+ /l actuador lineal de piston y resorte <+L5/ es un poderoso actuador neumático de alto rendimiento que permite regular ! operar en modo 8N=866. /l cilindro está diseñado para suministros de aire hasta BA- &si #B-.D &si%, usando un resorte para proveer operación de fallo seguro. /l posicionador suministra aire a ambas cámaras, esta caracter"stica le permite obtener una posición segura y precisa a la válvula y una alta frecuencia de respuesta. C) El #osicionador /s el accesorio más importante asociado a una válvula de control. &uede ir de manera independiente #solo posicionador% ó integrado con el convertidor ?E&. )e monta sobre cualquier tipo de válvula, sea está lineal ó cuarto de vuelta. )u función es la regulación de la válvula de acuerdo a una señal procesada bajo alg!n algoritmo de control que responde con una señal análoga de 0 1-m+. A#E, - &osicionador electro=ne!matico basado en el principio de equilibrio de fueras. 4ecibe una señal ó neumática D=BA &si ó el*ctrica =1- m+, y la compara con la posición del vástago de la válvula y bajo una estrategia de control de retroalimentación #feed bacM% logra el correcto posicionamiento de la válvula.
?nternamente utilia una leva que le da opciones de poder operar bajo modos de aperturarápida #square root%, lineal #linear% ó lenta #squared%. /l sistema es modular,
permitiendo
darle
dar
las
caracter"sticas
más apropiadas compatibles al proceso.
Lo/ic Serie (
/l posicionador logix B--- es un instrumento el*ctrico de retro=alimentación. La figura de arriba muestra un Logix B--- instalado en un actuador de doble efecto para acción aire para abrir. /l posicionamiento está basado en el balance de -1
señales9 una proporcional a la señal de comando de ingreso y la otra proporcional a la posición del vástago de la válvula. La presión de aire para el modulador de presión del posicionador es cogida desde una toma fuera del suministro principal y es filtrada mientras pasa a trav*s de un elemento de filtro dentro del módulo. + continuación el aire pasa a trav*s de un regulador de presión interno que lo regula aproximadamente a 11 &sig. /l aire entonces pasa a trav*s de un orificio que restringe el flujo y su consumo. /l modulador de la presión además controla el aire a =B1 &sig, usando un resorte de diafragma plano que es atra"do hacia por un electromagneto hacia una boquilla. >n sensor de /fecto hall de temperatura compensada , el cual está montado sobre el circuito que sensa la posición de la spool valve. /l sensor de efecto hall y el cuircuito crean un lao interno de control, que determina cuanta corriente debe enviarse al electro=magneto para conseguir la posición deseada de la spool valve. /l electro=magneto en un lao con retro=alimentación var"a es espaciamiento entre la boquilla y el resorte plano que regulan la presión a =B1 psig, proporcional a la señal digital procesada en el algoritmo de control. (uando la señal de comando y la señal de la posición del vástago son iguales, el sistema estará en equilibrio y la vástago de válvula estará en la posición exigida por la señal de comando. )i ambas señales no son iguales, la spool valve se moverá hacia delante ó hac"a atrás y por medio de el modulador de presión, cambiará la presión de salida y la cantidad de flujo. 8currirá que el actuador se moverá hasta la señal de posición que se ecualice con la señal de comando.
