Análisis de fallas comunes y pasos en los sistemas de instrumentación en campo

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　　Actualmente, a medida que aumenta el nivel de automatización en las industrias petroquímica, siderúrgica, papelera, alimentaria y farmacéutica, se exigen niveles técnicos más altos a los encargados del mantenimiento de los instrumentos en las plantas industriales. Con el objetivo de acortar el tiempo de reparación de las averías en los instrumentos, garantizar una producción segura y mejorar la rentabilidad económica, los técnicos comparten algunas experiencias sobre el mantenimiento en campo de dichos instrumentos, para que los encargados del mantenimiento puedan tomarlas como referencia. 　　I. Pasos básicos para el análisis de las fallas en los sistemas de instrumentación en campo: Los parámetros medidos por los instrumentos en campo se dividen generalmente en cuatro categorías: temperatura, presión, caudal y nivel del líquido. 　　En el sitio, se analizan las posibles causas de las fallas en los instrumentos, en función de los diferentes parámetros de medición. 　　1. En primer lugar, antes de analizar las fallas en los instrumentos de medición en el sitio, es necesario comprender de manera detallada el proceso de producción del sistema de instrumentos en cuestión, así como las condiciones y procedimientos de fabricación. También es importante conocer el diseño del sistema de instrumentos, sus objetivos, su estructura, sus características, sus prestaciones y los requisitos relacionados con sus parámetros. 　　2. Antes de analizar y examinar las fallas en el sistema de instrumentos en el lugar de trabajo, es necesario obtener información de los operarios sobre la carga de producción y los cambios en los parámetros de las materias primas. También se deben revisar las curvas de registro de los instrumentos que presentan fallos, con el fin de realizar un análisis integral y determinar la causa de dichas fallas. 　　3. Si la curva de registro del instrumento es una línea recta (una línea sin ningún tipo de variación se denomina línea recta), o si la curva antes era ondulada y ahora de repente se convierte en una línea recta, es muy probable que el problema esté en el sistema del instrumento. Debido a que la mayoría de los instrumentos de registro actuales son sistemas informáticos DCS, su sensibilidad es muy alta, por lo que pueden detectar con gran precisión los cambios en los parámetros. En este momento, se pueden modificar artificialmente los parámetros del proceso para observar cómo cambia la curva. Si no hay cambios, se puede suponer que hay un problema en el sistema de instrumentos; si hay cambios normales, se puede deducir que no hay problemas graves en dicho sistema. 　　4. Al cambiar los parámetros del proceso, se observa que la curva de registro experimenta cambios bruscos o salta al valor máximo o mínimo; en estos casos, el problema suele estar en el sistema de instrumentación. 　　5. Antes de que ocurriera la falla, la curva de registro del instrumento se comportaba de manera normal. Pero una vez que aparecieron las fluctuaciones, la curva de registro se volvió irregular o el sistema se volvió difícil de controlar; incluso las operaciones manuales ya no eran efectivas para controlarlo. En ese caso, la falla podría ser causada por problemas en el sistema de operación del proceso. 　　6. Cuando se detecta que los indicadores del DCS no funcionan correctamente, se puede ir al lugar para verificar los valores indicados por los instrumentos visuales. Si hay una gran diferencia entre ellos, es muy probable que haya un problema en el sistema de instrumentación. 　　En resumen, al analizar las causas de las fallas en los instrumentos de medición en el sitio, es necesario prestar especial atención a los cambios en las características del objeto de control y de las válvulas de control, ya que estos pueden ser las causas de las fallas en el sistema de instrumentos de medición. Por lo tanto, debemos considerar y analizar detenidamente ambos aspectos: el sistema de instrumentación en el lugar y el sistema operativo del proceso, para determinar cuál es la causa. 　　II. Pasos para el análisis de fallos en los sistemas de control de instrumentos para los cuatro parámetros de medición principales:
1. Pasos para el análisis de fallos en los sistemas de control de temperatura:
Al analizar los fallos en los sistemas de control de temperatura, es necesario prestar atención a dos cosas: primero, la mayoría de los instrumentos utilizados en estos sistemas son instrumentos eléctricos que se encargan de medir, indicar y controlar; segundo, las mediciones realizadas por estos instrumentos suelen tener un retraso considerable. 　　(1) Cuando el valor indicado por el sistema de instrumentos de temperatura cambia repentinamente al máximo o al mínimo, generalmente se trata de una falla en dicho sistema. Debido al gran retraso en la medición del sistema de instrumentos de temperatura, no se producen cambios repentinos. En este caso, las causas de la falla suelen ser el daño en los termopares, las resistencias térmicas, la rotura de los cables de compensación, o el fallo del amplificador del transmisor. 　　(2) El sistema de instrumentos de control de temperatura indica la presencia de oscilaciones rápidas, lo cual suele ser causado por un ajuste inadecuado de los parámetros PID de control. 　　(3) El sistema de instrumentos de control de temperatura muestra fluctuaciones lentas y significativas; esto probablemente se deba a cambios en las condiciones de operación del proceso. Si no hay cambios en esas condiciones, entonces es muy probable que se trate de un fallo en el propio sistema de control de los instrumentos. 　　(4) Pasos para el análisis de fallos en el propio sistema de control de temperatura: Se debe verificar si hay cambios en la señal de entrada del válvula reguladora. Si no hay cambios en la señal de entrada, pero la válvula sigue funcionando, entonces es posible que haya una fuga en la membrana de la válvula. También se debe comprobar si hay cambios en la señal de entrada del localizador de la válvula. Si no hay cambios en la señal de entrada, pero sí cambios en la señal de salida, entonces hay un fallo en el localizador. Finalmente, se debe verificar si hay cambios en la señal de salida del regulador. Si no hay cambios en la señal de entrada del regulador, pero sí cambios en su señal de salida, entonces se trata de un fallo en el propio regulador. 　　2. Pasos para el análisis de fallos en los sistemas de instrumentación de control de presión: (1) Cuando se observan oscilaciones rápidas en las lecturas de los instrumentos del sistema de control de presión, lo primero que se debe verificar es si hay algún cambio en las condiciones de operación del proceso. Estos cambios suelen ser causados por problemas en la configuración de los parámetros PID del regulador. 　　(2) En los indicadores del sistema de control de presión se observa una línea muerta; independientemente de los cambios en las operaciones del proceso, la lectura de presión no varía. Por lo general, el problema radica en el sistema de medición de presión. Primero, se debe verificar si hay obstrucciones en el sistema de tuberías de medición. Si no hay obstrucciones, entonces se debe comprobar si hay cambios en el sistema de salida del transmisor de presión. Si hay cambios, el problema está en el sistema de indicación del controlador. 　　3. Pasos para el análisis de fallos en el sistema de instrumentos de control de caudal: (1) Cuando el valor indicado por el sistema de instrumentos de control de caudal llega al mínimo, primero se deben verificar los instrumentos de medición en el lugar. Si estos funcionan correctamente, entonces el problema está en el instrumento de visualización. Cuando las lecturas de los instrumentos de medición en el sitio también son mínimas, se debe verificar el grado de apertura de la válvula de regulación. Si el grado de apertura es cero, suele tratarse de una falla entre la válvula de regulación y el regulador. Cuando los instrumentos de medición en el lugar indican un valor mínimo y la apertura de la válvula de regulación es normal, la causa del problema probablemente sea una presión insuficiente en el sistema, obstrucciones en las tuberías del sistema, incapacidad de la bomba para suministrar líquido, cristalización del medio o un manejo inadecuado. Si se trata de un problema en los instrumentos de medición, las posibles causas son: en el caso del medidor de caudal por diferencia de presión con placa de orificio, podría tratarse de una obstrucción en la tubería de medición de presión positiva; en el transmisor de diferencia de presión, podría haber una fuga en la cámara de presión positiva. En el caso de los medidores de caudal mecánicos, las causas pueden ser que los engranajes estén atascados o que la malla de filtración esté obstruida. 　　(2) Cuando los valores indicados por el sistema de instrumentos de control de caudal alcanzan su valor máximo, los instrumentos de medición también suelen indicar ese mismo valor máximo. En este momento, se puede regular manualmente la válvula de control para abrirla o cerrarla. Si el caudal disminuye, generalmente se debe a causas relacionadas con las operaciones del proceso. Si el valor del caudal no disminuye, la causa está en el sistema de instrumentación. Es necesario verificar si las válvulas de control del sistema de instrumentación funcionan correctamente; también hay que comprobar si el sistema de medición de presión del instrumento funciona bien, así como si el sistema de transmisión de señales del instrumento está en orden. 　　(3) Si los valores indicados por el sistema de instrumentos de control de caudal varían con frecuencia, se puede pasar al modo manual de control. Si las fluctuaciones disminuyen, la causa podría estar en los propios instrumentos o en que los parámetros de control PID no son adecuados. Si las fluctuaciones siguen siendo frecuentes, entonces la causa radica en los procedimientos de operación del proceso. 　　4. Pasos para el análisis de fallos en el sistema de instrumentos de control de nivel: (1) Cuando los valores indicados por el sistema de instrumentos de control de nivel alcanzan su valor máximo o mínimo, se puede comenzar por verificar si los instrumentos de medición funcionan correctamente. Si todo está bien, se puede pasar al control manual del nivel, para observar cómo varía este. Si el nivel del líquido puede mantenerse dentro de un rango determinado, entonces el problema radica en el sistema de control del nivel. Si no es posible mantener estable el nivel, generalmente se trata de un problema relacionado con el sistema de procesamiento; en ese caso, hay que buscar las causas desde ese ángulo. 　　(2) Cuando las lecturas indicadas por el instrumento de control de nivel por diferencia de presión no coinciden con las lecturas del instrumento de lectura directa en el lugar, primero se debe verificar si el instrumento de lectura directa funciona correctamente. Si su funcionamiento es normal, entonces se debe comprobar si hay fugas en el tubo de transmisión de presión negativa del instrumento de control de nivel. Si hay fugas, se debe volver a sellar dicho tubo y ajustar el punto cero. Si no hay fugas, es posible que la cantidad de desplazamiento negativo del instrumento no sea la correcta; en ese caso, se debe ajustar nuevamente esa cantidad para que las lecturas del instrumento sean correctas. 　　(3) Cuando los valores indicados por el sistema de instrumentos de control de nivel varían con frecuencia, lo primero que se debe hacer es analizar el volumen del elemento que se controla para determinar la causa del problema. Por lo general, un volumen elevado se debe a una falla en los instrumentos. En los casos en que la capacidad es baja, primero se debe analizar si hay cambios en las condiciones de operación del proceso. Si existen tales cambios, es probable que se trate de fluctuaciones causadas por el propio proceso. Si no hay cambios, podría ser un fallo en el instrumento.