El «control de proceso» es una disciplina de ingeniería que se ocupa del uso de un medio, componentes de control, sensores de retroalimentación, controladores mecánicos y / o computarizados, y a veces actividad humana para producir una salida específica. 

Estos procesos van desde el de un sistema de calefacción simple donde se usa un termostato para controlar un horno, hasta plantas grandes y complejas que producen productos químicos de alta tecnología. 

En un día determinado, utilizará muchos productos que se han fabricado utilizando una variedad de procesos diferentes que se controlan mediante válvulas automáticas. 

Esta amplia gama de implementaciones de control de procesos requiere una amplia gama de tipos de válvulas, tamaños, materiales y métodos de actuación. 

Cómo implementar un sistema de control gestionado por válvulas

Los sistemas de control de procesos se dividen en 2 categorías principales: continua y por lotes. 

Los procesos continuos se ejecutan sin parar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, por lo que se deben considerar requisitos especiales para evitar el mal funcionamiento y mantenimiento de los equipos, ya que el apagado y la puesta en marcha pueden ser operaciones muy costosas. 

Los sistemas de proceso por lotes son más indulgentes a este respecto, ya que se inician y detienen a menudo por naturaleza.

Para cada uno de este par de categorías existen una variedad de válvulas que pueden adaptarse a un sistema de control industrial.

Algunos tipos de válvulas

• Válvulas de bola de 2 vías: Las válvulas de bola de 2 vías son extremadamente comunes y de diseño bastante simple. 

Hay una pelota con un agujero perforado que se intercala entre 2 asientos que conducen a la entrada y a la salida. 

Cuando la bola está en posición abierta, el orificio es paralelo a la dirección del flujo y, por lo tanto, los medios que se controlan se dejan pasar sin obstrucciones. Al girar la válvula 90 grados, el paso de los medios se bloquea por completo. 

Las válvulas de bola generalmente se implementan en aplicaciones de encendido / apagado donde tu tienes la válvula completamente abierta o completamente cerrada. 

Sin embargo, existen válvulas de bola especiales que se utilizan para el control de flujo proporcional, que tiene un inserto de forma especial que hace que el caudal se ajuste en proporción directa al porcentaje de apertura. 

Otro tipo especial de válvula de bola utilizada para el control de flujo proporcional son las válvulas de bola con puerto en V, donde el orificio tiene forma de V, por lo tanto, también afecta el flujo proporcionalmente.

• Válvulas de bola de 3 vías: Las válvulas de bola de 3 vías son básicamente las mismas que las de 2 vías, con 3 puertos en lugar de 2. En estas válvulas, el orificio de la bola tiene forma de «L» o de «T» dependiendo de la función a realizar.

• Válvulas de mariposa: Las válvulas de mariposa son similares a las válvulas de bola en que operan girando un obstructor 90 grados de la posición abierta a la cerrada. Sin embargo, en estas válvulas, el obstructor es un disco delgado que gira hacia los lados para abrirse. 

El disco es perpendicular al flujo y obstruye completamente el flujo en la posición cerrada, y cuando se gira 90 grados, el flujo viaja alrededor del delgado perfil del disco lateral. 

Estas válvulas se usan comúnmente como válvulas básicas de encendido / apagado, pero también son adecuadas para el control de flujo proporcional al detener el disco en posiciones intermedias. 

Cuando se controlan procesos en tuberías de mayor tamaño, el peso y el costo son menores en las válvulas de mariposa en comparación con las válvulas de bola y tapón del mismo tamaño.

• Válvulas de globo lineales: estas válvulas están hechas de elemento cilíndrico o de tapón de disco, y tienen un cuerpo esférico y un asiento de anillo estacionario. 

Las válvulas de globo lineales permiten un fácil acceso a los elementos internos y se utilizan para regular el flujo de una variedad de fluidos.

• Válvulas de ángulo lineal: las válvulas de control están diseñadas para aplicaciones severas, que pueden tener grandes niveles de ruido, parpadeo y flujo.

• Válvulas rotativas: en este tipo de válvula, el flujo de líquido se regula mediante la rotación de los pasajes presentes en un tapón transversal. Estas válvulas son ideales para aplicaciones, donde los fluidos que se transfieren pueden contener sólidos. 

En muchas aplicaciones, las válvulas rotativas sirven como reemplazo de las válvulas de globo y de ángulo. Estas válvulas están diseñadas para aplicaciones severas, y son adecuadas para aplicaciones donde la limpieza no es obligatoria.

• Linear válvulas de control de tres vías: Estas válvulas de control disponen de dos salidas y una entrada o viceversa. Las válvulas de control de tres vías lineales se utilizan para aplicaciones en las que pueden estar involucrados líquidos. 

Permiten mezclar fácilmente líquidos de dos tuberías diferentes en una sola tubería. Estas válvulas se pueden encontrar en enfriadores de agua, fan coils, unidades de tratamiento de aire, etc.

Pasos para poner en marcha un sistema de válvulas

A medida que la población mundial crece rápidamente, la industria del agua se centra en formas de ahorrar agua, reducir el mantenimiento de la creciente cantidad de equipos y disminuir las roturas de las tuberías que son sinónimo de infraestructura obsoleta. 

Los paneles de control industrial ofrecen soluciones a estos problemas y están ganando impulso en la industria. Sin embargo, esto significa que no solo es necesario poner en marcha la válvula de control mecánico, sino que también es necesario poner en marcha el panel de control. 

Estos pasos son:

1. Encargar la válvula: El paso inicial antes de iniciar el panel de control electrónico es poner en marcha la válvula que el panel controlará. 

Esto se puede hacer siguiendo el procedimiento de arranque del fabricante, que se suministra con la válvula. Los pasos básicos generalmente comienzan con llenar la línea principal con agua y purgar el aire de la válvula y el sistema. 

La mayoría de las válvulas controladas por paneles de control electrónicos están equipadas con válvulas de derivación manual para permitir el funcionamiento de la válvula en caso de falla de energía. 

Utiliza estas válvulas de bola de derivación para abrir y cerrar la válvula manualmente para garantizar un funcionamiento correcto y ajustar los controles de velocidad a la velocidad deseada.

2. Bloquea la válvula: Antes de comenzar cualquier puesta en marcha del panel de control electrónico, bloquea la válvula en su lugar. Esto generalmente se puede hacer con una válvula de bola ubicada sobre el bonete de la válvula. 

Esto es importante porque un sistema a menudo tiene restricciones en el funcionamiento de la válvula, como el flujo máximo o la presión máxima que es aceptable en el sistema durante el funcionamiento de la válvula. 

Si el panel de control electrónico aún no se ha configurado y probado por completo, la válvula puede salir inesperadamente de estas restricciones y causar problemas importantes en el sistema durante la configuración inicial y las pruebas del panel.

El bloqueo de la válvula asegurará que todas las pruebas estén completas y que el panel controlará la válvula como se esperaba.

3. Verifica el cableado eléctrico: El siguiente paso es verificar que el panel de control electrónico haya sido cableado correctamente por un electricista certificado. Todos los paneles de control deben incluir un diagrama de cableado para que el electricista lo siga.

Algunos de los requisitos de cableado esperados son la conexión de la fuente de alimentación principal, la (s) conexión (es) de solenoide, la (s) conexión (es) del sensor, la (s) conexión (es) del punto de ajuste remoto, la (s) alarma (s) y la (s) conexión (s) de entrada del control remoto.

4. Enciende el panel: Voltea el interruptor en el panel para iniciar el panel de control electrónico. La pantalla y el controlador deberían encenderse.

 Si se incluyen piezas adicionales en el panel, verifique que la fuente de alimentación, la fuente de alimentación ininterrumpida / sistema de batería y los filtros funcionen según sea necesario. Esto generalmente se indica mediante un indicador de «Sistema correcto» o «DC correcto».

5. Prueba los solenoides: Ahora que hay energía disponible, los solenoides de la válvula pueden energizarse y probarse. Antes de que puedan comenzar las pruebas, la orientación del solenoide debe configurarse dentro del panel de control electrónico. 

Los solenoides se pueden suministrar como normalmente abiertos o normalmente cerrados; la orientación depende de la operación de la válvula especificada. Si se desconocen las orientaciones de los solenoides, busca la hoja de especificaciones del fabricante para más detalles. 

Una vez que la orientación del solenoide se establece dentro del panel de control electrónico, configura el panel de control en modo de control manual y activa los posibles solenoides para garantizar el correcto funcionamiento. 

Cuando se complete la verificación del solenoide, desbloquea la válvula y golpea la válvula para abrirla y cerrarla, utilizando el modo de control manual para completar la verificación del solenoide.

6. Configura los solenoides: Antes de que el sistema pueda desconectarse del control manual, es necesario configurar los sensores del sistema. Antes de que los sensores se puedan calibrar con el panel de control electrónico, es necesario determinar el rango y las unidades de los sensores. 

El rango generalmente se estampa en el lateral o se encuentra en la hoja de especificaciones del fabricante. Además, algunos sensores se programan o configuran a través de la pantalla local. 

Una vez que se determina el rango, los sensores se pueden calibrar, lo que a menudo se conoce como poner a cero y abarcar los sensores. Esto significa configurar la señal del sensor mínima (cero) y máxima (intervalo) recibida por el panel de control electrónico para que el panel pueda comparar esto con el rango del sensor.

7. Haga coincidir el sensor y la señal: Asegúrate de que los valores del sensor coincidan con las señales que se muestran en el panel de control electrónico. Si existe una discrepancia considerable entre los valores, esto a menudo se debe a una falta de coincidencia de rango. 

Si hay una discrepancia menor, esto generalmente se debe a los valores de calibración de cero y rango en comparación con las señales entrantes del sensor. Para corregir estos problemas, repite el paso 6 hasta que los valores sean precisos.

8. Sintoniza para un control ideal: Cuando se verifican los solenoides y los sensores, el siguiente paso es comenzar a utilizar el panel de control electrónico en todo su potencial. 

Antes de soltar el panel para controlar la válvula automáticamente, sigue el manual del usuario del fabricante sobre el proceso de ajuste para configurar los valores iniciales de control de ajuste. 

Una vez configurado, introduce una pequeña protuberancia en el sistema aplicando un punto de ajuste conservador y observa cómo reacciona el rendimiento de las válvulas al cambio del punto de ajuste. 

Según el rendimiento de la válvula, ajusta los valores de control de sintonización. Los valores de control de sintonización generalmente se ajustan en función de tres factores: sobreimpulso, subimpulso u oscilación. Sigue el proceso de ajuste del fabricante para eliminar estos factores hasta lograr el control ideal.

9. Configuración remota: El paso final solo es necesario si las capacidades remotas están presentes. Dichas funciones incluyen entrada de punto de ajuste remoto, entrada de control remoto, retransmisión del valor del sensor, salidas de alarma y notificación. 

Estas funciones generalmente se comunican con un panel de control maestro adicional. Para configurar el punto de ajuste remoto y la retransmisión del valor del sensor, siga el paso 6. El rango tendrá que determinarse y las señales se pondrán a cero y se extenderán. El resto de las señales digitales deberán verificarse individualmente para garantizar una comunicación correcta.

En conclusión

Hemos dado un paseo por las consideraciones que hay que tomar en cuenta para implementar una válvula de control en un sistema, desde los tipos de válvulas hasta los pasos para implementar. 

Cada proceso tiene sus particularidades por lo que debemos tener presente las diferentes atribuciones y singularidades de las válvulas.