Las válvulas de control que funcionan con problemas menores pueden causar un gran problema en todo el sistema, ya que pueden afectar el rendimiento del circuito de control si no se eliminan en el momento adecuado. Las válvulas de control se conocen como los músculos del sistema de procesamiento, por lo que estos componentes deben moverse con mayor rapidez y precisión a lo largo del día.
Fuente: UNSPLASH
Aunque las válvulas de control son dispositivos mecánicos, su funcionamiento es deficiente y también su rendimiento se deteriora con el tiempo. Si bien a veces un ojo entrenado puede detectar fácilmente los problemas, es importante rastrear y mantener el rendimiento de la válvula de control, ya sea que tenga una válvula nueva o una antigua en su sistema. Asegúrese de comprar uno solo del mejor fabricante de válvulas industriales .
Algunos de los problemas comunes de la válvula de control y sus soluciones
banda muerta
La banda muerta es una situación en la que no hay salida para ninguna entrada; el sistema de la válvula de control está esencialmente muerto. La banda muerta ocurre principalmente cuando las válvulas necesitan cambiar la dirección, ya sea intencional o accidentalmente, desde las fuentes.
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Un aumento en el tiempo muerto del lazo es la banda muerta dividida por el cambio de tasa de salida del controlador. Los errores de pico e integrados pueden aumentar en la perturbación de carga debido a un aumento en el tiempo muerto. En el caso de dos o más integradores en el sistema debido a la acción integral en el posicionador de la válvula, se desarrollará una velocidad desigual en los controladores o limitaciones del procesador en los ciclos.
Síntoma e Indicación
Cuando las señales del controlador no detectan o activan cualquier actividad de la válvula, estos son signos de una banda muerta. En el caso de una banda muerta, la válvula de control reacciona a la holgura entre la salida del controlador y la posición de la válvula.
Indicadores de banda muerta alta
· Incremento de errores por perturbaciones de carga
· Aumento del tiempo muerto del sistema
· Lazo de control fluctuante frecuente
· Control desigual
Como arreglar
A medida que la salida del controlador cambia de dirección, la banda muerta debe estirarse antes de que la válvula comience a moverse físicamente. En algunos casos, una banda muerta es útil, pero en la mayoría de las aplicaciones, los efectos de una banda muerta son desastrosos.
Para la válvula de control, la solución ideal es deshacerse de la banda muerta en gran medida. Cuando está atascado con el principio de banda muerta en una fuente de válvula grande, un aumento en la ganancia de PID (derivada integral proporcional) puede disminuir el error absoluto integrado al aumentar la tasa de cambio de PID, disminuyendo así la disminución del tiempo muerto debido a la banda muerta.
El problema práctico al que se enfrenta es que la banda muerta a veces varía con la posición de la válvula, las condiciones de funcionamiento y el tiempo de ajuste del posicionador; el impacto de la salida sobre un cambio de dirección elimina el tiempo muerto y la pérdida de movimiento del contragolpe.
Como evitar
Aunque las holguras mecánicas provocan que se produzca una banda muerta debido a un aflojamiento o conexión mecánica, la fricción excesiva en la válvula, un posicionador defectuoso o una reducción en el tamaño del actuador también pueden causar que llegue la banda muerta.
Tener una válvula de aislamiento o de encendido y apagado brinda una gran ventaja cuando se usa en serie junto con la válvula de mariposa. La válvula reguladora se coloca en una posición más accesible para un mejor mantenimiento de algunos recorridos aguas arriba y aguas abajo, que requieren un mínimo pero pueden ofrecer una relación de flujo más consistente entre la posición de la válvula.
El aumento del tiempo muerto de la banda muerta no es visible en las pruebas de paso de lazo abierto, pero se reduce el procedimiento de invertir la dirección del cambio de paso.
Se puede configurar un algoritmo básico para completar el cambio en la salida PID con una cantidad de ajuste ligeramente menor que la banda muerta donde la salida cambia de dirección con una mayor banda de ruido vista en la salida PID.
fricción
Otro problema común que se encuentra en el circuito de la válvula de control es la fricción estática, una combinación de palabras pegajosas y fricción . Este término es una condición que mantiene la válvula en una condición particular y la pega allí, impidiendo que se mueva como una banda muerta. En una condición de fricción estática, el movimiento de la válvula necesita fuerza adicional, lo que también puede hacer que la válvula sobrepase su posición y su punto de ajuste del proceso, como la banda muerta, lo que hace que la válvula se atasque en una posición nueva o incorrecta.
La fricción estática se encuentra a menudo en los lazos de control que funcionan en modo preestablecido como un patrón cíclico continuo de la salida del controlador y un patrón de onda cuadrada de variables de proceso que producen perturbaciones en el proceso y roturas de válvulas.
Síntoma e Indicación
Si se nota que el CO se mueve más del 0,5% en cada ciclo, entonces hay un problema de fricción estática.
· Puede haber partes internas de la válvula pegajosas
· Actuadores subdimensionados
· Viscosidad del medio
· Cierre hermético
· La válvula de control nunca alcanzará el punto de referencia deseado en fricción estática
· La válvula sigue adherida a una nueva posición
· La salida del controlador invierte la dirección y todo el proceso funciona en direcciones opuestas
· Se produce un ciclo de bucle debido a la fricción estática; el movimiento de salida de la válvula de control será como una onda de diente de sierra, mientras que el proceso puede parecer una onda cuadrada o una onda sinusoidal irregular.
Como arreglar
Para solucionar los problemas relacionados con la fricción estática en la válvula, debe asegurarse de que el actuador y el posicionador de la válvula tengan el tamaño adecuado para ajustar la fuerza requerida para mover la válvula.
La identificación de la presión de aire de la válvula cumple con el suministro de aire recomendado por el fabricante de la válvula de control . Tener una verificación del torque en el prensaestopas de la válvula.
También se recomienda realizar una inspección visual de las partes internas de la válvula en busca de signos de descamación, cicatrices o desgaste, teniendo que reemplazar la válvula según sea necesario. El uso de fluidos de proceso viscosos o pegajosos mejora el problema de la fricción estática, ubicando la válvula, verificando su orientación y evaluando si la válvula está menos expuesta a la adherencia, ya que las válvulas de mariposa de alto rendimiento pueden ser una opción de reemplazo.
Como evitar
El problema de la fricción estática o el atascamiento en las válvulas se debe a algunas cosas que deben corregirse para evitar que las válvulas se atasquen con frecuencia.
La causa principal de la fricción estática es el empaque apretado o dañado; este empaque debe reemplazarse con un juego nuevo y apretar la brida del empaque hasta que quede apretado a mano y solo una vuelta con la llave.
Inspeccione regularmente si está derecho; cualquier marca o superficie áspera al pasar la mano por toda la superficie será un buen proceso de examen. Si hay áreas sospechosas de cambios desiguales en la válvula, límpielas y alíselas con pasta de esmerilado fino e instálela completamente.
Sobreimpulso del posicionador
El problema adicional que se ha encontrado más común en estos últimos años es el exceso de posición. Estos posicionadores son controladores de retroalimentación rápida que miden los posicionadores del vástago de la válvula que manipulan el actuador de la válvula para alcanzar la posición deseada de la válvula. La mayoría de los posicionadores de válvulas son capaces de sintonizar; se han sintonizado demasiado agresivamente para sus válvulas de control particulares, lo que hace que la válvula sobrepase su posición con un cambio en la salida del controlador.
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En algunos casos, el posicionador simplemente tiene un defecto que hace que se sobrepase. Si el controlador de proceso también se ajusta agresivamente, se combina con el posicionador de la válvula para causar un sobreimpulso del posicionador que conduce a una fluctuación severa en el lazo de control.
Síntoma e Indicación
Los posicionadores de las válvulas de control pueden haber sido golpeados varias veces durante el uso; puede haber reposiciones de tornillos y componentes debilitados como resortes y articulación mecánica. Estos posicionadores de válvula se someten a asientos repetidos de la válvula y del líquido o gas que pasa a través de ella.
Por lo general, los posicionadores de válvulas permiten un control más estricto sobre el proceso, pero un posicionador dañado se excederá sin mantener la velocidad precisa y sin alcanzar el punto de ajuste de la válvula. Además, estos posicionadores mostrarán una fricción reducida y afectarán el rendimiento uniforme; los componentes experimentan deriva de calibración causando que las válvulas y posicionadores funcionen con obligaciones prematuramente y operen con regulaciones inadecuadas de vasos y líquidos.
Como arreglar
El tiempo integral en la válvula de control actúa como un error más tarde, y la compensación se puede eliminar configurando un período de integración bajo. El ajuste de los parámetros integral, proporcional y derivado puede controlar el sobreimpulso del posicionador. Practique aumentando el valor de tiempo integral en pequeños incrementos hasta que se note la fluctuación para eliminar el desplazamiento.
El tiempo derivado funciona como desaceleración en el control del lazo en algunas de las aplicaciones, mientras que en otras aplicaciones de válvulas de control, se tolera un ligero exceso. En algunos casos, el control derivativo puede reducir los sobreimpulsos. Aún así, puede dar como resultado una falta de la capacidad de respuesta deseada para que el tiempo derivado se pueda utilizar según se optimice la respuesta a los cambios.
Como evitar
Se recomienda trabajar en un solo ajuste a la vez; actuar sobre todos los controles puede causar desorientación y el ajuste de la válvula puede mover el posicionador.
La ganancia proporcional controla la velocidad del proceso que avanza hacia el punto de referencia; establecer una ganancia alta puede alcanzar su punto de ajuste rápidamente, pero dará como resultado un sobreimpulso drástico y fluctuaciones del posicionador. Una ganancia baja puede evitar un sobreimpulso, pero puede llevar más tiempo alcanzar el punto de referencia.
Como medida de seguridad para evitar cualquier sobreimpulso, configure inicialmente el tiempo integral, el tiempo derivativo y el tiempo proporcional en cero y luego aumente el valor de ganancia proporcional gradualmente en pequeñas porciones hasta que ocurra la oscilación, y luego reduzca la configuración.
Tamaño incorrecto de la válvula
Además, los problemas en las válvulas de control son el dimensionamiento inadecuado o válvulas sobredimensionadas. Estas válvulas de tamaño incorrecto pueden empeorar los problemas, especialmente en válvulas de tamaño más pequeño. Las válvulas deben tener el tamaño adecuado para obtener el flujo de viaje con precisión, según las características, las curvas y las condiciones de servicio de las válvulas.
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Una válvula de control sobredimensionada, incluso un ligero cambio en la posición de la válvula, puede afectar enormemente el flujo, y en válvulas de control de tamaño insuficiente, se producen situaciones de cuello de botella. En algunos casos, hay válvulas de control de mayor tamaño que el caudal que necesitan controlar, lo que hace que la válvula funcione con una abertura pequeña incluso en condiciones de caudal máximo.
Síntoma e Indicación
La apertura y el cierre frecuentes de la válvula de control que la hacen inestable indica que la válvula está sobredimensionada. La válvula intenta constantemente cumplir con el punto de referencia deseado, pero debido a su problema de tamaño, no puede cumplir con precisión el flujo de presión deseado en el punto de referencia.
Otro síntoma es el golpe de ariete, y puede ocurrir en aplicaciones de gas o petróleo cuando hay un problema de tamaño en el control. Esto puede hacer que la válvula se cierre violentamente, lo que provoca que se estire y, finalmente, comprometa el vástago de la válvula. El golpe de ariete con el tiempo también puede forzar el bloque de acoplamiento y el asiento de la válvula para que se rompan.
La válvula de tamaño incorrecto también puede provocar un alto número de carreras, lo que hace que la válvula se desgaste con el tiempo mucho más rápido de lo que se supone que debe ser en condiciones normales de funcionamiento.
Como arreglar
El tamaño incorrecto de la válvula puede provocar un rendimiento de control deficiente debido a errores de posicionamiento de la válvula, como fricción estática y banda muerta, que son el resultado de válvulas sobredimensionadas. Los problemas de dimensionamiento también se pueden solucionar realizando algunos cambios en la salida controlándola en modo manual o gestionando los cambios de punto de ajuste en modo automático. Al menos dos cambios en el proceso en cada dirección; cuanto mayor sea el cambio, mejor.
Se debe optimizar un porcentaje adecuado de la válvula de control cuando la presión a través de la válvula disminuye a medida que aumenta el caudal, para usarse en lazos de control donde el proceso nuevamente disminuye y el flujo aumenta repetidamente.
Como evitar
Es preferible tener siempre una apertura mínima de hasta el 20% y máxima del 80% para mantener el factor de seguridad en ambos extremos. La característica de flujo es inexacta si un conjunto de parámetros de ajuste solo funciona hacia un extremo del rango de control y no hacia el otro.
Una válvula de bola completa del tamaño adecuado, una válvula de control de bola de segmento y válvulas de mariposa de alto rendimiento suelen ser dos tamaños más pequeñas que la línea real. Incluso los cambios más pequeños realizados en el posicionamiento de la válvula pueden causar un cambio significativo en el flujo de entrada.
Una válvula sobredimensionada es extremadamente sensible a las condiciones de operación, lo que dificulta o incluso imposibilita que la válvula se ajuste exactamente al flujo requerido.
Característica de flujo no lineal
Las válvulas de control están diseñadas para tener un flujo lineal. Por lo tanto, un flujo no lineal también conduce a problemas de sintonía. Por lo tanto, todas las condiciones anteriores, incluidas la banda muerta, la fricción estática, el dimensionamiento inadecuado y el sobreimpulso del posicionador, pueden causar falta de linealidad. La característica de caudal de la válvula de control es la relación entre el caudal y la posición de la válvula en condiciones normales de funcionamiento, que se supone que es lineal.
Una característica no lineal solo puede proporcionar una respuesta óptima del controlador en el punto de operación; este ciclo podría ser completamente imparable o estancarse ya que la posición de la válvula puede alejarse de su punto de operación.
Síntoma e Indicación
El flujo no lineal en la válvula de control muestra signos al primer indicio de problemas; esta válvula comenzará a vibrar y aflojará algunas partes internas con problemas ascendentes. Se puede ver flujo inverso y desgaste excesivo de los componentes. A medida que estas válvulas se rompen debido al flujo no lineal, crean ruidos, también conocidos como golpes de ariete.
Este tipo de golpe de ariete conduce a perturbar el flujo y provoca que el disco se golpee contra el asiento de la válvula. Por lo tanto, causando tuberías rotas y daños severos. El daño en la característica de flujo también provoca gradualmente la adherencia y la fuga de las válvulas a medida que se rompen.
Como arreglar
Para resolver el flujo no lineal de problemas en válvulas de control-
Las medidas más importantes para resolver los problemas de las válvulas de control son asegurarse de que las válvulas se utilicen correctamente según las instrucciones; cada válvula debe instalarse y mantenerse correctamente. La selección de la válvula adecuada para su aplicación definida ayuda a que las válvulas de mariposa concéntricas sigan funcionando correctamente.
Además, reemplazar las válvulas cuando se notan síntomas para garantizar un funcionamiento y seguridad óptimos; no reemplazar las válvulas después de indicaciones de desgaste puede conducir a una falla final del sistema.
Como evitar
Como medidas preventivas para evitar válvulas defectuosas y daños severos,
Mantenga estas válvulas limpias, ya que puede haber contaminantes y residuos que provoquen obstrucciones y fugas que provoquen fallas en las válvulas y un flujo no lineal; mantener las tuberías limpias es la forma más fácil y efectiva de salvarse de cualquier daño.
La instalación de filtros y cubiertas puede evitar que entren residuos en el sistema cuando corresponda. El lavado regular de los sistemas de líquido y las bombas también ayuda a mantener el sistema limpio.
Use la lubricación adecuada para las válvulas con regularidad para lograr un mejor rendimiento y un funcionamiento suave. Lubricar regularmente también prolonga la vida útil de las válvulas y del sistema en el que están funcionando.
Guía de inspección y mantenimiento de válvulas de control
Inspeccionar periódicamente la válvula de control .
Es importante tener una revisión física regular de sus válvulas de compuerta ; idealmente, se recomienda revisarlo una vez cada 12 semanas, pero el mantenimiento periódico depende del funcionamiento del mecanismo. Esta inspección ayuda a rastrear cualquier tipo de fuga en la tubería, pasando por alto los manómetros para estar seguros de que la válvula está haciendo lo que debe hacer. Los controles regulares también pueden detectar cualquier cosa que parezca anormal o irregular.
Si se necesitan arreglos, asegúrese de tener el manual de instrucciones junto con la ejecución de los arreglos. La mayoría de los fabricantes tienen sus manuales disponibles en línea en sus sitios web.
Sistema piloto: válvulas de bola de cierre
Prácticos los tres grifos de aislamiento en la válvula de control principal. Uno en el lado de la corriente superior de la válvula frente al filtro, otro en la parte superior de la válvula en la tapa y el tercero en el lado inferior de la válvula debajo del piloto reductor de presión. Darle un pequeño giro al grifo inicialmente en sentido de cierre y luego volverlo a colocar en posición de apertura, cuando la maneta del grifo de aislamiento esté alineada con su cuerpo, es suficiente para dejarlo salir.
Bloqueo de aire
El aire presente en el sistema piloto es el principal culpable de proporcionar una lectura falsa de la presión en la válvula de control, lo que hace que la válvula funcione con eficiencia. Deje salir el aire del bonete de la válvula, con una válvula de control equipada con un indicador de posición, el grifo para purgar el aire se coloca en la parte superior del indicador de posición. La llave de purga permite que el aire fluya, girando la llave de purga en el sentido contrario a las agujas del reloj.
Otra salida para purgar el aire de la válvula es el punto alto; deje correr el agua hasta que se libere el aire, el agua tendrá un color blanco espumoso si hay aire presente. Si hay agua corriente clara y el indicador de posición no muestra burbujas de aire, cierre la llave.
limpiar los coladores
Los sistemas Pilot con válvulas de control incorporadas dependen principalmente del suministro de agua desde la entrada de la válvula. Por lo tanto, se pueden instalar filtros externos o filtros del tipo de lavado a presión para este propósito. Una descarga ocasional normal de 3 a 5 segundos es suficiente para que un filtro externo limpie las pantallas del filtro. Una experiencia práctica será suficiente para comprender el tiempo de lavado requerido para las válvulas externas.
La mayoría de las aplicaciones tienen una válvula de bola instalada en el tapón de lavado del filtro para un lavado breve y regular cada vez que se operan las estaciones de válvulas. Estas prácticas regulares ayudan a mantener el filtro de la válvula alejado de los filtros obstruidos, lo que hace que la válvula permanezca abierta.
Reducción piloto
Verificar el estado de operación del piloto de la válvula de control es una tarea fácil. Cuando realice ajustes de presión, estos cambios deben ser aceptados por el sistema y los controles de alarma SCADA que activan una influencia en la presión. Para garantizar la reducción de la presión del piloto, suelte la contratuerca del tornillo de ajuste del piloto y gírela en el sentido de las agujas del reloj para aumentar la presión en 5 PSI de lo normal. El manómetro aguas abajo supervisa los ajustes que se están realizando.
Gire el tornillo de ajuste en sentido contrario a las agujas del reloj para liberar algo de presión del punto de ajuste; ahora, el manómetro también debe rastrear estas actividades. Eventualmente, gire el tornillo de ajuste en el sentido de las agujas del reloj para que la presión vuelva a su nivel establecido y suprima la contratuerca.
Si el manómetro no detecta ninguna actividad y no se puede mover mientras se ajusta el tornillo, debe hacer reparar el piloto o el manómetro según corresponda.
Seguimiento del flujo de la válvula principal
Ocasionalmente, las válvulas de control deben tener un flujo potencial completo, como cualquier otro dispositivo mecánico, como un automóvil. Durante un gran flujo de fuego, la válvula principal debe abrirse por completo y operar de manera eficiente además de su uso regular. Aumente el flujo a través de la estación de válvulas para obtener la válvula de demanda máxima/flujo contra incendios.
Estaciones con dos válvulas en paralelo como primaria para manejar caudales más grandes y secundaria para manejar el caudal normal, la válvula principal debe operarse durante al menos 5 minutos. Al cerrar la llave de aislamiento en dirección aguas abajo de la válvula más pequeña, se puede aumentar la presión en la válvula principal para permitir el flujo hacia el sistema.
Esto también determina que las válvulas de aislamiento de control de la línea principal estén en buenas condiciones de funcionamiento; la puerta de enlace y otras válvulas secundarias, como las válvulas de mariposa, involucradas en el aislamiento de la válvula de control, también deben verificarse para determinar su estado operativo.
Línea de fondo
Antes de intentar ajustar el lazo de control, inspeccione minuciosamente la válvula en busca de banda muerta, fricción estática, flujo no lineal, exceso de PID y dimensionamiento de la válvula, todos los problemas con la atención requerida para ahorrar horas de esfuerzos debido a los efectos secundarios que ocurrieron debido a la ineficiencia.
La realización periódica de estas sencillas rutinas debería controlar las válvulas durante años con servicios sin problemas. Aunque estas prácticas regulares son beneficiosas, factores tales como presiones, operaciones, períodos de funcionamiento, calidad del agua (dureza, nivel de TDS) son todos efectivos y responsables del desempeño de la válvula de control y los requisitos de mantenimiento. Para obtener más información de este tipo, puede ponerse en contacto con nosotros .
