La instrumentación de procesos es una parte integral de cualquier industria de procesos porque permite la medición y el control en tiempo real de las variables del proceso, tales como niveles, flujo, presión, temperatura, pH y humedad.
Con la instrumentación adecuada, las plantas de proceso pueden funcionar de manera efectiva, eficiente, económica y segura mediante la integración de señales de alarma.
¿Qué es la instrumentación de procesos y por qué es necesaria?
En las industrias de petróleo y gas, la instrumentación se usa para monitorear y controlar las condiciones de operación de la instalación, lo que ayuda a cumplir con la seguridad, las regulaciones ambientales, la calidad y la productividad, la operación rentable y los objetivos estables de operación de la planta.
Se puede clasificar en dos funciones principales:
- Dispositivos de entrada, que son instrumentos de medición que se centran principalmente en las diferentes variables del proceso.
- Dispositivos de salida del sistema de control, que se denominan elementos de control final. Estos actúan en relación con los parámetros medidos para instituir la acción de control requerida.
Los dispositivos de entrada (instrumentación) miden cuatro parámetros operativos importantes: presión, temperatura, flujo y nivel.
Los analizadores avanzados en línea que miden la composición del proceso también se consideran un elemento de la instrumentación del proceso.
Componentes de la instrumentación en la industria del Oil&Gas
La instrumentación consta de tres componentes principales:
- Un sensor, que a veces se denomina elemento de medición primario, para medir las propiedades físicas requeridas.
- Un transductor, que convierte la señal del sensor en una forma de señal estándar que se adapta al sistema de control, como una señal neumática (3-15 psi), una señal eléctrica (4-20 mA), una señal digital de Foundation Fieldbus, etc.
- Un transmisor, que prepara la señal del transductor para la transmisión sin pérdida y luego la transmite. Los transmisores inteligentes también envían datos significativos sobre el estado del instrumento de medición en su conjunto.
La instrumentación del proceso incluye el elemento de control más común, la válvula de control, que consiste en un actuador que convierte la señal de salida del sistema de control en una señal que puede permitir que la válvula responda, el posicionador para adaptar la respuesta y la válvula.
Los posicionadores inteligentes actualmente pueden enviar y recibir datos útiles hacia y desde el sistema de control con fines de mantenimiento predictivo.
Las válvulas en la industria del Oil&Gas
Las válvulas son una parte vital de cualquier sistema de tuberías, lo que significa que juegan un papel clave en la industria del petróleo y el gas.
Se pueden usar para controlar los caudales, aislar y proteger equipos, y guiar y dirigir el proceso de refinación del petróleo crudo.
Podemos hacer una revisión de las válvulas que se usan comúnmente en la industria:
- Válvulas de control: Las válvulas de control son válvulas que proporcionan control de proceso sobre el caudal, la presión y la temperatura en la industria del petróleo y el gas.
Funcionan variando el tamaño del paso del flujo según lo indicado por una señal hidráulica, neumática o eléctrica enviada desde un controlador.
La operación automática de estas válvulas les da la capacidad de ser operadas de forma remota, en lugar de tener un operador constantemente monitoreando y ajustando.
- Válvulas de mariposa: Las válvulas de mariposa se utilizan para aislar y modular una variedad de medios con baja pérdida de presión. La válvula generalmente viene equipada con un actuador.
Su pequeño grosor les permite caber en casi cualquier lugar, mientras que su facilidad de disponibilidad en diámetros mayores significa que pueden usarse en tuberías grandes.
Cuando se accionan, se abren y cierran rápidamente y proporcionan una alta fiabilidad con poco mantenimiento.
- Válvulas de bola: Las válvulas de bola están diseñadas para controlar el flujo de líquidos y gases a alta presión con una caída de presión mínima.
Se abren y cierran rápidamente, y tienen un sello hermético con bajo par. Su facilidad de operación, reparación y versatilidad le permite ser utilizado en una variedad de ubicaciones.
- Válvulas de retención: Las válvulas de retención se utilizan para evitar el flujo inverso a través de las tuberías.
Su servicio ayuda a proteger las bombas y los equipos que podrían dañarse por el flujo de retorno, reduciendo el mantenimiento y el tiempo de inactividad del sistema.
Estas válvulas tienen una baja caída de presión, lo que aumenta el ahorro de energía. También ayudan a reducir la vibración dentro de las tuberías.
- Válvulas de globo: Las válvulas de globo a menudo se usan para servicios de aislamiento y estrangulamiento. La instalación es simple debido a sus asientos de válvula fácilmente mecanizados.
Ofrecen una capacidad de cierre hermético, y el movimiento lineal simple permite una rápida apertura y cierre de la válvula.
La demanda de petróleo y gas está en constante aumento, y las expectativas de rendimiento son ahora más altas que nunca.
Una buena sinergia entre la instrumentación y control de procesos y las prestaciones que prestan los diferentes tipos de válvulas resultan en una importancia operacional de importancia fundamental.
Desarrollos tecnológicos recientes en la instrumentación de la industria
Los desarrollos recientes incluyen modificaciones y adaptaciones para adaptarse a una gama más amplia de aplicaciones con nuevos niveles de precisión, confiabilidad, integridad y mejor precio.
Por ejemplo, debido a la importancia de las mediciones de flujo, los fabricantes desarrollan continuamente nuevas características para aplicaciones duras y severas.
Un tipo de medidor de flujo utilizado en una amplia gama de sectores industriales es el medidor de flujo másico Coriolis.
Múltiples variables del proceso, como el flujo másico, la densidad y la temperatura, se miden simultáneamente, lo que genera información precisa sobre otros parámetros del proceso, como el flujo volumétrico, la concentración, etc. Los medidores de flujo de Coriolis pueden medir hasta 12 pulgadas.
Los medidores de flujo ultrasónicos con abrazadera con transductores unidos al exterior de una tubería se consideran efectivos como medidores de flujo portátiles. Aunque este tipo se encontró hace muchos años, las mejoras tecnológicas recientes los hacen más precisos y confiables.
Las nuevas tecnologías en válvulas de control para aplicaciones severas dan como resultado una mayor confiabilidad y operatividad. Sin embargo, la nueva tecnología más efectiva son los posicionadores inteligentes, que proporcionan nuevas características sobre la capacidad de autodiagnóstico y análisis.
El desafío es obtener los mayores beneficios de los datos mediante la aplicación de técnicas de análisis utilizando herramientas de software especiales para respaldar la toma de decisiones con respecto a costos optimizados, reducción de desperdicios y mayor productividad.
En conclusión
Los usuarios finales deben prestar atención a la integración entre la capa empresarial y la capa operativa de sus plantas de proceso.
La instrumentación del proceso es la columna vertebral de estos sistemas y debe seleccionarse adecuadamente, especialmente en lo que respecta a la fiabilidad.
Los datos suministrados por la nueva instrumentación de proceso digital deben tratarse como información valiosa para ser utilizada en la mejora de la calidad y la productividad dentro de una instalación.
Creo que la instrumentación inalámbrica tendrá un papel increíble en el mercado en los próximos años.