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.