Válvula de regulación

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1. Fallas comunes en las válvulas de regulación o en las reacciones químicas, y métodos para solucionarlas. Las válvulas de regulación se instalan en el lugar donde se utiliza el producto, en contacto directo con este. Se encuentran en condiciones extremas: altas temperaturas y presiones, ambientes muy fríos y corrosivos, así como condiciones propicias para la formación de cristales. La calidad y fiabilidad de estas válvulas no solo afectan la precisión de la regulación, sino que también influyen en la seguridad del sistema de producción y en la contaminación ambiental. En algunas situaciones, es necesario contar con un control automático de forma urgente. Sin embargo, esto a menudo no es posible debido a que las válvulas de regulación no cumplen con los requisitos del lugar donde se utilizan. Por ejemplo, las válvulas de regulación suelen presentar problemas como atascos, rotura de la membrana, respuesta lenta, fugas excesivas, falta de fuerza suficiente para cerrarse correctamente, rango de regulación limitado, vibraciones, sonidos estridentes y fugas externas. 　　Las válvulas de regulación más comunes son las válvulas de asiento simple, válvulas de doble asiento, válvulas de manguito, válvulas de ángulo, válvulas de tres vías, válvulas de mariposa, válvulas esféricas y válvulas ultraligeras de funciones completas. Las válvulas especiales incluyen válvulas para altas presiones, válvulas para altas temperaturas, válvulas resistentes a la corrosión y válvulas de corte rápido. 　　Con frecuencia, la probabilidad de fallos en las válvulas de regulación es mayor que en los demás instrumentos. Por lo tanto, para que los técnicos puedan analizar y diagnosticar los fallos, es necesario que conozcan bien los fallos más comunes en estas válvulas. Los posicionadores de válvulas y las manivelas son parte de las válvulas de control. 　　Problemas con la válvula de regulación (actuador V):
①. El elemento de la válvula se suelta, el vástago de la válvula se rompe o está doblado de manera incorrecta; los pernos de la válvula de mariposa también pueden romperse.
②. El elemento de la válvula queda atascado en el asiento de la válvula o en los revestimientos internos; además, pueden haber objetos extraños (o cristales) que impidan el funcionamiento correcto de la válvula.
③. La membrana se rompe o hay fugas en el cilindro; los orificios de escape de la membrana están obstruidos, o los anillos “O” están desgastados y causan fugas.
④. Las muelles de la válvula no están ajustados correctamente, están dañados o el soporte de la válvula se ha roto.
⑤. La válvula se encuentra en su posición máxima, sin posibilidad de ajuste; además, la selección del modelo es incorrecta o la válvula tiene un ángulo de apertura inadecuado.
⑥. Hay una gran fricción en el vástago de la válvula (por ejemplo, debido a un relleno demasiado ajustado o a temperaturas elevadas); esto hace que la válvula funcione de manera lenta, y la fuerza generada por el actuador es insuficiente.
⑦. El vástago de la válvula es demasiado largo o demasiado corto, lo que reduce el recorrido de la válvula y genera mucho ruido.
⑧. Hay una gran cantidad de fugas en la válvula; además, los revestimientos guía de la válvula están muy desgastados.
⑨. El elemento de la válvula está gravemente dañado por erosión o impactos; además, las conexiones del vástago de la válvula no son adecuadas.
⑩. La válvula está bloqueada, o la manivela no permite su movimiento libre; también puede haber problemas con el solenoide que controla la válvula. 　　2. Problemas con el posicionador de válvulas (VP):
①. Hay problemas con la presión de alimentación de aire o de la señal de entrada: la presión es demasiado baja o demasiado alta, y hay fugas graves en las válvulas reductoras de presión, conexiones, tuberías y el propio posicionador.
②. Los componentes internos del posicionador, como las rejillas de salida, los orificios de restricción y los amplificadores, están sucios, obstruidos o no funcionan correctamente.
③. La conexión de los elementos de retroalimentación no es adecuada; estos elementos no están bien fijados y pueden soltarse debido a las vibraciones.
④. Los componentes mecánicos internos del posicionador están sueltos, fatigados o envejecidos, lo que provoca oscilaciones.
⑤. El posicionador no ha sido calibrado correctamente, lo que provoca errores en su funcionamiento. 　　5. Aspectos relacionados con el proceso: 　　①. Presencia de objetos extraños (o cristales del medio) dentro de las tuberías, lo que impide que el elemento de control funcione correctamente; también puede deberse a una limpieza insuficiente de las tuberías del equipo. 　　②. El proceso se desvía de las condiciones de funcionamiento diseñadas, por lo que la válvula de control no puede funcionar adecuadamente. 　　③. El sistema de proceso no funciona correctamente. 　　④. Operaciones incorrectas en el proceso, como una apertura inadecuada de las conexiones o un manejo incorrecto de la manivela. 　　 　　2 Experiencia en la verificación y mantenimiento de diversos válvulas de regulación (incluidas las compuertas de aire) y posicionadores. Las válvulas de regulación son un elemento clave en los sistemas de control; si estas fallan, todo el sistema de regulación deja de funcionar. Por lo tanto, es necesario realizar una verificación y un mantenimiento cuidadosos de las válvulas de regulación. A continuación, se describen algunos tipos de válvulas. 　　1. Válvula de control de membrana neumática 　　 a. Válvula de control de membrana neumática con localizador 　　 Al verificar este tipo de válvulas, primero se debe determinar la presión de la fuente de aire; posteriormente, se procede a su verificación según las normas establecidas, para asegurar que su comportamiento sea lineal y que su sensibilidad cumpla con los requisitos especificados. Es importante tener en cuenta que, al instalar el posicionador de la válvula, cuando esta se encuentra en un 50% de apertura, el brazo de retroalimentación del posicionador debe estar en posición horizontal. 　　 b. Válvula de control neumática de membrana sin localizador. Al calibrar una válvula de control neumática de membrana sin localizador, es necesario prestar especial atención al rango de señal de la válvula. En la placa identificativa se indica el rango del resorte, que corresponde al rango de señal; luego, la calibración se realiza de acuerdo con ese rango de señal. 　　2. Válvula de regulación de tipo cilíndrico: Las válvulas de regulación de tipo cilíndrico presentan ventajas como una gran potencia de salida y una respuesta rápida. Durante la verificación, primero se determina la presión de la fuente de aire y luego se procede a la verificación según los procedimientos establecidos. Si se observa que la línea no es recta o que hay saltos en su trayectoria, por favor realice una prueba de estanqueidad del cilindro. Verifique si el cilindro, el pistón y las conexiones presentan fugas de aire. Si el problema persiste, es posible que sea debido a que el relleno de las válvulas esté demasiado apretado; al ajustar adecuadamente el relleno, todo volverá a funcionar normalmente. 　　3. Mecanismo de accionamiento de las compuertas de ventilación: El mecanismo de accionamiento de las compuertas de ventilación es un tipo especial de válvula. Al verificar este tipo de válvulas, primero se determina la presión del suministro de aire y luego se realiza la verificación según los procedimientos establecidos. Estas válvulas vienen equipadas con un posicionador, pero su precisión lineal no es muy buena; basta con que cumplan con los requisitos del proceso. Durante las inspecciones, hay que verificar si hay fugas en las conexiones, si la presión del suministro de aire es normal, y que las partes mecánicas reciban lubricante periódicamente. 　　4. Acelerador de velocidad: El acelerador de velocidad de una unidad térmica es un dispositivo de regulación especial. Se compone de un mecanismo de actuación y un motor hidráulico; los instrumentos se encargan de la parte correspondiente al mecanismo de actuación. Durante la verificación, primero se determina la presión de la fuente de gas y la presión del cojín de aire; luego, se procede a la verificación según los procedimientos establecidos, para asegurarse de que se cumplan los requisitos del proceso. Durante las inspecciones, es necesario prestar especial atención a si existen fugas en las tuberías de gas; en caso de detectarlas, se deben corregir de inmediato. 　　5. Válvula de diafragma: La válvula de diafragma es una válvula de dos posiciones. Durante su verificación, primero se determina la presión del suministro de aire y luego se comprueba si su funcionamiento es ágil y si se mueve hasta la posición correcta. Si hay alguna anomalía, por favor verifique si la membrana está rota y si el relleno está en buen estado. 　　6. Válvula de corte electromagnética: La válvula de corte electromagnética incluye la válvula electromagnética para detener el funcionamiento de la unidad, así como la válvula de corte para el gas natural en el sistema de combustible. Estas válvulas son de tipo de dos posiciones. Durante la verificación, es necesario prestar especial atención a si la tensión de alimentación es la correcta, si su funcionamiento es ágil y preciso, y si hay alguna fuga. 　　7. Cambios en las válvulas de apertura por presión y las válvulas de cierre por presión. Las válvulas de apertura por presión y las válvulas de cierre por presión son características inherentes a las válvulas; se determinan ya durante su fabricación. Solo cambiando el actuador se puede modificar si la válvula funciona con presión para abrir o cerrar. En el caso de las válvulas de control de tipo cilíndrico, se puede lograr esto cambiando la posición de las señales provenientes de los cilindros superiores e inferiores. Si se cambia la reacción directa o inversa del localizador o regulador, no se puede modificar el funcionamiento en modo de apertura por aire o cierre por aire. 　　8. Válvulas de alivio y válvulas antirrotura de flujo: Las válvulas de alivio y las válvulas antirrotura de flujo permanecen cerradas cuando el proceso funciona normalmente. Al probar este tipo de válvulas, es necesario prestar especial atención a la fuerza que ejerce la presión del fluido sobre el elemento móvil de la válvula. A través de cálculos, se puede determinar el valor de apertura adecuado para la válvula. En el caso de las válvulas que se cierran con presión de aire, ese valor no necesariamente es de 100 KPa; puede ser 95 KPa o 90 KPa. En cuanto a las válvulas que se abren con presión de aire, el valor de apertura tampoco es necesariamente de 20 KPa; puede ser 40 KPa o 50 KPa. El objetivo es asegurar que las válvulas se cierren de manera fiable y funcionen correctamente cuando el proceso funciona normalmente. El método para determinar el valor de inicio debería ser un cálculo científico, pero en la práctica existe cierta dificultad. Por lo general, se establece un valor de inicio conservador y razonable basándose en la experiencia; con frecuencia, para las válvulas controladas por presión, se fija un valor de inicio entre 25 y 35 KPa ； El valor de arranque empírico para la válvula de cierre por presión se establece entre 85 y 95 KPa. 　　Ejemplo: Una válvula de regulación de alta presión de tipo neumático, con posicionador. La presión de entrada es de 20 a 100 KPa, mientras que la presión de salida es de 40 a 200 KPa. La diferencia de presión antes y después de la válvula es de 30.000 KPa. El diámetro del elemento de la válvula es de 8 mm, su recorrido es de 20 mm. El área efectiva de la membrana es de 280 cm². La fuerza de fricción en la válvula es de 30 Kgf. Se debe probar esta válvula a presión atmosférica. ¿Hasta qué punto es necesario hacerlo para que pueda funcionar correctamente una vez en servicio? 　　Solución: (1) Verificar el itinerario. Es decir, se introduce una presión de 20 a 100 KPa, de modo que la presión de salida sea de 40 a 200 KPa; la válvula recorre entonces un recorrido total de 20 mm. 　　 (2) Presión de inicio de funcionamiento (tipo de flujo abierto):
Po = (△P × πr² + F_fricción + Fe) / Ae
= (300 × π × (0,4 × 0,4) + 30 + 280 × 0,05) / 280
= 70 Kpa

En la ecuación, Fe representa la fuerza de presión sobre el asiento de la válvula; generalmente, se toma Fe = 0,05 × Ae.

Una vez determinado este valor de inicio, se procede a ajustar la válvula de la siguiente manera:
(1) Se introduce una señal de 20–100 KPa, y se ajusta el punto cero del localizador para que la salida sea cero (40 KPa).
(2) Se comprime el resorte; la señal se incrementa gradualmente desde 20 KPa, hasta que la salida alcance los 70 KPa, momento en el cual la válvula comienza a funcionar. 　　 　　 　　Consideraciones importantes para la verificación y mantenimiento de los diversos instrumentos en el sistema de alarmas de interbloqueo. 1. Transmisores, sensores y termopares (resistivos). En el sistema de alarmas de interbloqueo, los transmisores, sensores y termopares convierten los parámetros del proceso en señales eléctricas analógicas, las cuales son enviadas al sistema DCS. En este sistema, se utiliza la función de control secuencial para lograr la protección por interbloqueo y la emisión de alarmas. Por lo tanto, al mantener estos instrumentos, es necesario llevar a cabo las siguientes tareas: a) Obtener el permiso correspondiente para desactivar el sistema de interbloqueo, para que el personal de control y los técnicos estén informados de la situación. 　　 b. Eliminar en el CRT la interconexión correspondiente existente. 　　 c. Conocer bien la relación entre los instrumentos que se mantienen y otros sistemas de regulación, a fin de evitar funcionamientos incorrectos. 　　 d. En el CRT, poner los instrumentos que se están manteniendo en los estados MAN y CAL. 　　 e. Realizar mantenimiento y calibración de los instrumentos en el sitio. 　　 f. Una vez finalizada la verificación y mantenimiento, y después de comprobar que los valores de K5 están dentro de los rangos normales, se elimina el estado CAL en el CRT y el sistema se configura en modo AUT. 　　 g. Una vez que se haya verificado que los parámetros de monitoreo están dentro de los límites normales, se elabora el formulario para activar la interconexión, y así se activa dicha interconexión. 　　 2. Interruptores de presión e instrumentos con flotador 　　 Al realizar la verificación y mantenimiento de los interruptores de presión y los interruptores con flotador en el lugar, se deben seguir los siguientes pasos: 　　 a. Obtener el permiso necesario para desactivar los sistemas de interbloqueo. 　　 b. Eliminar la interconexión correspondiente en el CRT. 　　 c. Realizar la verificación y mantenimiento de los interruptores en el sitio. 　　 d. Una vez verificado que todo está correcto, se emite el formulario para activar la interconexión, y así se activa dicha interconexión en la pantalla CRT. 　　 3. Inspección y mantenimiento de las válvulas electromagnéticas de enclavamiento 　Las válvulas electromagnéticas de enclavamiento se dividen en las que permanecen cargadas y las que no permanecen cargadas. 　　 a. Válvulas electromagnéticas siempre cargadas eléctricamente: Al inspeccionar y mantener este tipo de válvulas electromagnéticas, como estas suelen estar cargadas eléctricamente, se produce un aumento en su temperatura; esto se puede sentir al tocarlas con la mano. Si el aumento de temperatura es significativo, indica que hay un problema en la bobina de la válvula electromagnética; es necesario reemplazarla de inmediato. Al reemplazar la válvula electromagnética, asegúrese de que esta se encuentre en una posición segura. 　　 b. Válvulas electromagnéticas que generalmente no están cargadas eléctricamente. Al realizar el mantenimiento de este tipo de válvulas, es difícil detectar problemas en los circuitos y en las bobinas; por lo tanto, es necesario realizar mediciones reales. Durante las pruebas, se verifica si los circuitos están conectados o no, así como su aislamiento. También es importante asegurarse de que la válvula se encuentre en una posición segura durante las pruebas. 　　 4. Mantenimiento de sistemas de interbloqueo sin interruptores de conmutación interbloqueada. Ya sea que se tomen “medidas drásticas” con las señales de entrada o con el lado que realiza la acción, lo primero es conocer bien los principios del interbloqueo. Es necesario actuar con mucho cuidado, sin ningún tipo de descuido 　　 En los sistemas de interbloqueo que no cuentan con interruptores de conmutación de interbloqueo, para evitar operaciones erróneas, es necesario tomar “medidas físicas” en el lugar, como el uso de pestillos en las válvulas electromagnéticas, la fijación del volante de las válvulas de control o la sujeción del vástago de la válvula ； Coloque el motor en la posición MAN, o aplique “medidas drásticas” en el lado de la señal de entrada; por ejemplo, utilizando contactos normalmente abiertos o normalmente cerrados, con un método de cortocircuito seguido de apertura de circuito, y luego proceder con el mantenimiento.