INSTRUMETACION INDUSTRIAL INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Grupo Anconeria Checa Yamel Carreño Arone Kevin Hañari Charca Jhon Jara Mayta Alexander Surco Panibra Omar : B Profesor: Semestre : IV Fecha de entrega : 28 09 17 Hora: Alumnos : Edwin Villalba Nota: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS X TALLER Jara Mayta Alexader Anconeira Checa Yamel E7 28 9 17 DIA MES AÑO EQUIPO DE TRABAJO 01 FIRMA FIRMA FIRMA Carreño Arone Kevin AMBIENTE SESION Nº FIRMA FIRMA FIRMA Ing. Edwin Villalba ALUMNOS (Apellidos y Nombres) LABORATORIO FIRMA DOCENTE: FECHA ANALISIS DE TRABAJO SEGURO (ATS) TAREA: Surco Panibra Omar Hañari Charca Jhon CARACTERISTICAS DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS: a.Válvula FISHER b.Valvula SAUTER c. Calibrador de corriente 705 Fluke d.Cables de conexión para calibración. OTROS RIESGOS PASOS DE LA TAREA 1 Escuchar las indicaciones del profesor 3 Recibir los materiales para la elaboracion del laboratorio 4 Realizar las conexiones necesarias para el funcionamiento de las válvulas 5 Encender el compresor de aire y tomar los datos necesarios 6 Guardar los materiales utilizados para el laboratorio 8 X Ingresar al laboratorio de Instrumentacion 2 7 (Especificar para cada paso) Ordenar y limpiar todo el salon del laboratorio de Instrumentacion Salir de laboratorio de Maquinas electricas X X X X X MEDIDAS DE CONTROL Ingresar en orden, y guardar las pertenecias en las gabetas Tomar nota de los puntos importantes, prestar atencian y dejar cualquier foco de distraccion, en caso de alguna duda, hacerla presente al profesor Delegar a cada integrante del grupo a encargarse de un equipo en particular, cargar los equipos con las 2 manos, no jugar y poner los equipos lejos de los bordes Seguir las instrucciones del informe para la correcta conexión de las válvulas para que no haya peligro Una vez listos, energizar el modulo ERFI y encender el compresor con mucho cuidado, realizar las mediciones que se pide para el laboratorio Comprobar el estado de cada equipo y devolverlos con los mismos cuidado que al momento de la recepcion X X X X Formar grupos para realizar la limpieza y orden de todo el laboratorio Verificar que el lugar de trabajo este limpio, odenar las sillas, salir en orden, y recoger las pertenecias de las gabetas Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 1 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 1) OBJETIVOS 1. Identificar las características físicas de los actuadores. 2. Pruebas de funcionamiento 3. Evaluar y determinar si son correctas las condiciones bajo las cuales se ha montado un actuador 4. Realizar una auto calibración de un actuar 5. Mantenimiento de los actuadores 6. Identificación de tipos de actuadores. RECURSOS 2) EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS: a. Válvula FISHER b. Valvula SAUTER b. Calibrador de corriente 705 Fluke c. Cables de conexión para calibración. 3) INFORMACIÓN Fundamento Teórico Funcionamiento Y Principio De VÁLVULAS DE CONTROL NEUMÁTICAS CON ACTUADOR DE DIAFRAGMA En este tipo de válvulas, la única y mayor diferencia que encontramos respecto a las válvulas de tipo pistón radica en que el vástago se encuentra unido a un diafragma, el mismo que se acciona por medio de la presión de aire suministrada a un solo lado del mismo, en tanto que uno o varios resortes lo accionan en sentido contrario. Figura 1. Figura 1. CONVERTIDORES IP De todo lo anterior deducimos que para comandar una servo-válvula neumática, es necesario suministrarle una presión de referencia entre 3 y 15 psi. Obviamente esto no es práctico, puesto que si por ejemplo deseamos comandar automáticamente la válvula a cierta distancia, será necesario llevar tuberías de aire con la señal de referencia desde un punto hasta otro. A fin de simplificar y resolver el problema anterior, los fabricantes de válvulas neumáticas servo controladas ING. VILLALBA, EDWIN Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 2 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 proveen de una unidad conocida como “Convertidor IP”. Si bien su estructura interna y la electrónica empleada es sumamente compleja, su función es simple, y es convertir una señal de corriente 4-20 mA a una presión de referencia proporcional de 3 a 15 psi. En conclusión, los convertidores IP están dotados de un sistema electrónico que convierte la corriente entre 4 y 20 mA a una presión de aire entre 3 y 15 psi de manera proporcional. Un manómetro nos permite observar si la corriente de referencia se traduce a una presión proporcional. Los convertidores IP toman la fuente de aire (verificar el valor máximo) directamente del abastecimiento de aire del servoposicionador y usualmente se montan directamente sobre los mismos, esto hace que la válvula sea muy versátil y de fácil utilización. CONDICIONES DE SEGURIDAD AIRE PARA ABRIR (AIR TO OPEN) Y AIRE PARA CERRAR (AIR TO CLOSE) En toda válvula servo controlada debemos tener en cuenta la condición de seguridad en falla. Podemos elegir una de dos opciones, a saber: ● La vávula se cierra totalmente en caso de una falla en el sistema de servocontrol de la válvula o en caso de pérdida de energía. Estas son las válvulas cuya denominación versa como aire para abrir (air to open). ● La vávula se abre totalmente en caso de una falla en el sistema de servocontrol de la válvula o en caso de pérdida de energía. Estas son las válvulas cuya denominación versa como aire para cerrar (air to close). En todo equipo presurizado es imperativo mantener ciertas condiciones de seguridad, mismas que como mínimo deben ser: ● Tener válvulas “relief” graduadas a presión máxima adecuada. ● Mantener todos los fittings correctamente ajustados. ● Tener tubing en buen estado. ● Nunca desarmar unidades presurizadas. ● Utilizar siempre anteojos de seguridad. Los actuadores más usuales son: ● ● ● ● ● ● Cilindros neumáticos e hidráulicos. Realizan movimientos lineales. Motores (actuadores de giro) neumáticos e hidráulicos. Realizan movimientos de giro por medio de energía hidráulica o neumática. Válvulas. Las hay de mando directo, motorizadas, electroneumáticas, etc. Se emplean para regular el caudal de gases y líquidos. Resistencias calefactoras. Se emplean para calentar. Motores eléctricos. Los más usados son de inducción, de continua, sin escobillas y paso a paso. Bombas, compresores y ventiladores. Movidos generalmente por motores eléctricos de inducción. Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 3 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 PLANIFICACION PARA EL AVANCE DE LA TAREA 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 Introducción de desarrollo de la tarea Hacer ATS y lista de materiales Encender la Pc a disposición Proceder al recojo de materiales Verificar que los materiales se encuentren en óptimas condiciones Hacer la respectiva toma de datos Llenado del cuestionario Inserción de gráficas Completar observaciones y conclusiones Planificacion del proyecto PLANIFICACION DE ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Verificar su correcto funcionamiento de las válvulas Reconocer los equipos de medición y generación de presión Desmotar las conexiones realizadas Devolver material utilizado Apagar la Pc utilizada Limpiar el area de trabajo ING. VILLALBA, EDWIN 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: Pág 1 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° 4) DESARROLLO a) Enumerar las partes principales de la Válvula FISHER Item 1 2 3 4 5 Tabla N° 1 Función que cumple Contiene al diafragma Estructura del resorte Acciona al vástago Señala posición de apertura Conexión de la valvula con las tuberias Descripción Carcasa Diafragma Servoactuador Vástago del actuador Bridas Datos de placa de la válvula BODY: Serial N°: 17550703 Size: 1/2 Rating: CL600/1500 PSI Plug: SST Body: STL Type: EZ Port Size: 1/2 Stem: SST Seat: SST ACTUADOR: Serial N°: 17550703 Size: 30 Travel: 3/4 Type: 667 Bench Set: 9-15 Press Units: PSI Oper range: 3-15 ING. VILLALBA, EDWIN 125 VI A-B 06 Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 2 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 VERIFICACIÓN DEL ACTUADOR NEUMÁTICO DE DIAFRAGMA a. b. Observe y respete las condiciones de seguridad. Armar el esquema que se presenta a continuación c. Utilizando el regulador de presión, suministre aire al actuador neumático de diafragma hasta percibir un pequeño movimiento del vástago y visualizar la presión en el transmisor de presión digital. No olvidar que la presión solo va desde 3 hasta 15 psi. Consigne para esta presión la posición cero Aumente la presión lentamente hasta que el vástago del actuador alcance el final de carrera (SOLO HASTA LO 15 PSI) . Consigne este valor como el alcance (span / stroke). Para al menos ocho valores de presión entre la posición cero y el alcance (Stroke / Span), consigne las posiciones del vástago. Grafique la posición versus la presión. d. e. f. g. h. Serial N°: 26/109886 Type: 6986 530k Input: 0/4...20 mA, 200 ohmios Vmax = 40V Imax = 150mA Ci = 0 Li = 0 Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 3 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: No. Presión Posición 1 3,1 0 2 4,3 5 3 5,2 14 4 6,3 30 5 7 35 6 8,1 41 7 9,5 58 8 10,9 72 9 12,5 85 10 13,9 93 125 Pág 4 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: Realiza el procedimiento anterior para el cierre de la válvula y grafique No. Presión Posición 1 13.,9 93 2 12,5 80 3 10,9 70 4 9,5 55 5 8,1 42 6 7 34 7 6,3, 25 8 5,2 13 9 4,3 5 10 3,1 0 125 Pág 5 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 6 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 ¿Qué diferencia encuentra entre los datos de apertura y cierre de la válvula? Existe linealidad en el dispositivo. Explique. Se pudo notar que los valores de abertura de la válvula son más precisos que los del cierre de la válvula, ae esto podemos agregar que existe linealidad tanto en la abertura como en el cierre del dispositivo Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 7 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 CALIBRACIÓN DE UN SERVOPOSICIONADOR NEUMÁTICO La válvula deberá estar presurizada para que la calibración en cuestión pueda llevarse a cabo. Tenga en cuenta las condiciones de seguridad para operar equipos presurizados con aire comprimido. Siga cuidadosamente las siguientes instrucciones para llevar a cabo la calibración. Implementar el siguiente esquema a. Identifique el regulador del cero (zero) del servoposicionador neumático. b. Identifique el regulador del alcance (stroke) del servoposicionador neumático. c. Utilizando un calibrador u otra fuente de tensión o corriente, aplique 4 mA al convertidor IP. d. Si la posición del vástago del actuador es diferente de cero ajustar la perilla zero hasta conseguir la posición cero. e. Incremente con el calibrador la corriente poco a poco hasta llegar a los 20 mA. Este incremento debe ser proporcional al movimiento, si no es asi puede ajustar la perilla stroke. Al llegar a los 20 mA en esta posición debe estar a 90 grados. Si esto no fuera así ajuste la perilla stroke hasta que se ajuste a la posición de 90 grados. Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: Nota: Apellidos y Nombres: f. Pág 8 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS 125 VI A-B 06 Disminuir la corriente verificando que a los 4 mA la posición debe ser 0 grados. Si no es así ajustar la perilla zero. g. Verificar las posiciones y la alimentación de corriente y Repetir el procedimiento si es necesario. Con la siguiente Grafica calibrar Neumáticamente el posicionar, para este procedimiento usar como señal de control presión neumática de 3 a 15 psi. Construir una tabla y graficar la curva. A. espués de calibrar la válvula, complete las siguientes tablas Tabla 1 Subida Corriente aplicado mA al posicionador Rango del Transmisor: Presión aplicado al Posicionador Power Supply Min______4_____Max______20______ Presión medido en Error entre la corriente medida el actuador o y la relación de presión de 3 a membrana 15 psi 0% 4 18 3,5 13 25% 8 18 5,8 2 50% 12 18 8,1 1,5 75% 16 18 10,5 2,8 100% 20 18 12 14,3 Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: Pág 9 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: 125 Apellidos y Nombres: VI A-B 06 Tabla 2 Bajada Corriente aplicado mA al posicionador B. Rango del Transmisor: Presión aplicado al Posicionador Power Supply Min____4_______Max______20______ Presión medido en Error entre la corriente medida el actuador o y la relación de presión de 3 a membrana 15 psi 0% 20 18 13,5 12,5 25% 16 18 11,2 11 50% 12 18 7,9 6,5 75% 8 18 6,3 0 100% 4 18 4,5 50,8 Grafique sobre un mismo sistema de ejes, la curva de la respuesta del transmisor de subida y bajada. C. ¿Considera Ud. que el transmisor de presión tiene una respuesta lineal? Se puede observar que la respuesta del transmisor viene siendo lineal, aunque existen pequeñas desviaciones y esto se debe a que la válvula se encuentra algo maltratada D. ¿Existe error con la relación de presión de 3 a 15 psi y la relación 4 a 20 mA? ¿Por qué? Si, antes de ser calibrada se encontró errores con relación a la presión de 3 a 15 psi y la relación de 4 a 20 mA y esto se da debido al mismo desgaste de la válvula, lo cual se corrigió luego de tomar varias medidas y de una respectiva calibración Nro. DD 106 Control de Procesos Pág 10 de 20 Tema: Código Semestre Grupo Lab. N° INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: PROYECTO REALIZADO POR: SEMESTRE 125 VI A-B 06 Fundamentos de medición GRUPO FECHA LISTA DE MATERIALES ITE M DESCRIPCION 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Valvula hofmann Valvula cashco Conversor IP Fisher Fluke 705 Betagauge 330 LISTA DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Cables de conexión Fluke 705 Multímetro digital Tubin Mangueras de conexión para la presión UNIDA D 1 1 1 1 1 CANT. 1 1 1 1 1 Nro. DD 106 Control de Procesos Pág 11 de 20 Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: 125 Apellidos y Nombres: Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 PRECIO UNIT. S/. PRECIO TOTAL S/. 10 11 12 13 14 15 ITE M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 UNIDA D COSTO DE MATERIALES DESCRIPCION CAN T. Valvula hofmann 9800 9800 Valvula cashco 6250 6250 Conversor IP Fisher 1100 1100 Fluke 705 3000 3000 Multímetro digital 1800 1800 Betagauge 330 9800 9800 Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 12 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 17 18 19 20 TOTAL S/. 31750 Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 13 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 Aplicaciones industriales: Válvula hofmann: Las válvulas de bola ofrecen muy buena capacidad de cierre y son prácticas porque para abrir y cerrar la válvula es tan sencillo como girar la manivela 90°. Se pueden hacer de 'paso completo', lo que significa que la apertura de la válvula es del mismo tamaño que el interior de las tuberías y esto resulta en una muy pequeña caída de presión. Otra característica principal, es la la disminución del riesgo de fuga de la glándula sello, que resulta debido a que el eje de la válvula solo se tiene que girar 90°. Cabe señalar, sin embargo, que esta válvula es para uso exclusivo en la posición totalmente abierta o cerrada. Esta no es adecuada para su uso en una posición de apertura parcial para ningún propósito, tal como el control de caudal. Válvula cashco: Son utilizadas en conductos de aire, tuberías para líquidos y en aplicaciones mecánicas, como en algunos tipos de motores térmicos. La no linealidad entre el ángulo girado y el área de paso hace que este tipo de válvula no sea recomendable para regulación de presión o caudal, siendo preferible su empleo en situaciones de corte o apertura total del flujo. Nro. DD 106 Control de Procesos Tema: INSTRUMENTOS MISCELÁNEOS Nota: Apellidos y Nombres: 125 Pág 14 de 20 Código Semestre Grupo Lab. N° VI A-B 06 Observaciones y conclusiones: ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● Un convertidor IP de nos da la posibilidad de poder controlar una servo válvula con presión haciendo que esta se proporcional a la corriente para su control. También se debe de tener en cuenta la hoja de datos del convertidor IP en la cual nos indica los rangos de trabajo de la válvula tanto como la presión máx. Y min. O la corriente de alimentación. Se pudo observar que para la calibración de la válvula cashco no era muy precisa debido al desgaste de los tornillos para la calibración haciendo que estas se descalabren con el más mínimo movimiento. Un convertidor IP nos ayuda en el control de válvulas además de también hacer que este sea más fácil de poder calibrar para un funcionamiento correcto. Se debe de tener en cuenta que para la calibración del convertidor a este se le debe de alimentar con corriente haciendo uso de un generador de corriente como el fluke 705. Cuando calibramos el transmisor de la válvula cashco, el zero y el span de la válvula (amarilla) presenta una gran variación siendo muy difícil hacer una buena calibración Es importante y necesario saber las conexiones de los transmisores que tienen las diferentes válvulas (cashco, fisher, hoffman, entre otras) debido a que cada una puede tener diferentes modos de conexión los convertidores I/P son de gran ayuda cuando hablamos de válvulas ya que nos permite una conversión proporcional de corriente a presión entre los valores de 4-20 mA y de 3 a 15 psi respectivamente Las reparaciones de una válvula toma menos tiempo que comprar una nueva y las fallas que mayormente se presentan en las mismas se dan por el desgaste, corrosión, arena o vapor Las partes críticas de una válvula 667 son el tapón que se encuentra en el cuerpo, el vástago de la válvula, el anillo de asiento de la válvula Es posible suministrar la corriente necesaria para calibrar la valvula Fisher, directamente desde el módulo ERFI pero se debe de poner un amperímetro en línea, la variación de corriente se lograra variando el voltaje, pero se debe de tener mucho cuidado de que no llegue a valores muy altos, preferiblemente usar un suministrador de corriente de 4 a 20mA Es importante que la línea neumática esté protegida por una estación de mantenimiento, de esta manera se evitará presiones superiores a las nominales, a pesar que las válvulas puedan soportar diferentes valores de presión
