Usos y aplicaciones
Los sensores para medir las condiciones del proceso industrial y las válvulas para influir en las operaciones del proceso son esenciales para todos los aspectos de la práctica de la ingeniería.
Los ingenieros desean diseñar y operar procesos que permanezcan en condiciones seguras, produzcan las cantidades deseadas de productos de alta calidad y sean rentables.
Por lo tanto, los ingenieros deben proporcionar dispositivos de medición para variables clave y válvulas (u otros dispositivos, como motores eléctricos de velocidad variable) para influir en la «dirección» del proceso.
Si bien los sensores y las válvulas son importantes en todos los aspectos de la ingeniería, asumen la mayor importancia en el estudio del control automático, que se denomina control de procesos cuando se aplica en las industrias de procesos.
El control de procesos se ocupa de la regulación de procesos mediante la aplicación del principio de retroalimentación utilizando diversos dispositivos informáticos, principalmente computación digital.
El control del proceso requiere sensores para medir variables y válvulas para implementar decisiones.
Instrumentación y control industrial
La medición y control de procesos emplea una amplia gama de medidores e instrumentos que pueden estar conectados de manera permanente o temporal a un sistema de tuberías.
Proporcionar aislamiento y conexión controlados de estos instrumentos es la función de lo que se conoce genéricamente como «válvulas de instrumentos» o «válvulas de calibración».
Estas válvulas son generalmente pequeñas, con tamaños de conexión que van desde 1/8 «a 1», aunque hay variantes especiales fuera de este rango.
El tipo de válvula predominante es una válvula de aguja, pero también se usan válvulas de bola y algunos otros tipos.
Ciertos atributos de aplicaciones particulares pueden ponderar una decisión de selección hacia un tipo de válvula.
Ampliamente utilizadas en todas las industrias de procesos, las válvulas de instrumentos a menudo están diseñadas para acomodar presiones de hasta 6000 PSI y están destinadas al servicio con servicio gaseoso o líquido.
Al seleccionar una válvula de instrumento, considera materiales de construcción que sean compatibles con los medios de proceso.
Además, la temperatura de operación y la presión del proceso deben estar dentro de los límites de la válvula.
Tipos de válvulas para control de procesos industriales
Las válvulas de aguja para instrumentos proporcionan una función confiable para regular y aislar servicios líquidos no viscosos gaseosos y agresivos.
Las ofertas de productos van desde simples válvulas de aislamiento de dos vías hasta válvulas de raíz de medidor multipuerto que proporcionan capacidad multifunción para aislar, calibrar y ventilar medidores, presostatos y aplicaciones de instrumentos estáticos.
Las válvulas de bola en esta clase no proporcionan la precisión de estrangulamiento de una válvula de aguja, pero pueden proporcionar alguna ventaja con el uso de ciertos medios.
El diseño de la válvula de bola, con su puerto de tamaño completo, permite una limpieza más fácil y un menor potencial de obstrucción.
Hay tres configuraciones básicas de válvulas de instrumentos.
La más simple es la válvula de aislamiento con una sola entrada y salida.
Proporciona la selección de exposición o aislamiento de un medidor conectado u otro dispositivo a la tubería o recipiente del proceso operativo.
El mantenimiento o el reemplazo del dispositivo conectado se puede realizar sin abrir el proceso contenido al entorno circundante.
Algunas aplicaciones y usos
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.
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 de operación estable 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.
Finalmente
Los desarrollos recientes en el área de instrumentación industrial incluyen modificaciones y adaptaciones para propender 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 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.