Un nuevo procedimiento para comprobar las válvulas de control

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La comprobación automática de válvulas determina rápidamente los problemas sin desmontar los equipos

Las válvulas inteligentes de control proporcional realizan una labor fundamental en las industrias de procesos. No obstante, evaluar de forma precisa su rendimiento puede llegar a ser una de las tareas habituales más engorrosas ya que a menudo exige tiempos de inactividad considerables y desmontar las válvulas de la línea.


Las válvulas se abren y cierran proporcionalmente, y varían su recorrido dependiendo de una señal variable de 4 a 20 mA aplicada a su entrada. Muchas válvulas emiten una señal de información que muestra su posición real como un porcentaje de apertura/cierre. Esta salida puede ser una señal de 4 a 20 mA o una variable HART digital que representa del 0 al 100% del rango operativo de la válvula.

Otro indicador clave del rendimiento de la válvula es la presión necesaria para moverla a la posición deseada. Por ejemplo, una válvula se puede programar para saber que si se le aplican 12 mA debe abrirse al 50%. Los circuitos electrónicos inteligentes gestionarán lo que es básicamente un regulador inteligente de presión inteligente para aumentar o disminuir la presión según sea necesario a fin de mover el elemento de control hasta la posición deseada.

Si se aplica una señal de mA variable y se supervisa la señal de mA de salida o el porcentaje de desplazamiento, sabremos si una válvula de control funciona correctamente en todo su rango. Igualmente, supervisar y registrar la presión aplicada al elemento de control final mientras se varía la señal de entrada a la válvula de 4 a 20 mA constituye una prueba primordial para determinar si esta se queda atascada. La relación entre presión y mA o posición de la válvula es normalmente lineal si la válvula funciona correctamente. Si es necesario aumentar la presión, a menudo, esto significa que la válvula se atasca, algo que quedará patente si se registran las medidas y estas se presentan en una gráfica. El registro de esas señales permite documentar el rendimiento de la válvula. Esta prueba documentada y sus resultados a menudo se denominan la «firma» de la válvula.

Normalmente, las válvulas incluyen indicadores manuales sencillos que ofrecen una aproximación del porcentaje de desplazamiento para un ajuste dado cuando están en funcionamiento. Sin embargo, este indicador no muestra cómo funcionará la válvula en condiciones dinámicas y cambiantes, y su precisión no está garantizada.

A continuación, incluimos unas pautas sobre el funcionamiento normal esperado de una válvula cuando se le aplica una señal de miliamperios:  

  • 3,8 mA: la válvula debería estar completamente cerrada
  • 4,0 mA: la válvula debería permanecer cerrada
  • 4,2 mA: la válvula debería desplazarse ligeramente fuera de su posición
  • 12 mA: la válvula debería estar al 50%
  • 19,8 mA: la válvula debería estar casi completamente abierta
  • 20,0 mA: la válvula debería estar completamente abierta
  • 20,2 mA: la válvula debería estar completamente abierta, hasta el final de su recorrido (en reposo en punto de parada)


Los indicadores de la válvula ofrecen una medida aproximada

«El indicador del lateral de la válvula puede indicar que está al 50%, pero ¿cómo sabe que no está realmente al 51% o al 49%? No puede saberlo», afirma Jim Shields, director de producto de Fluke Process Tools. «En muchos procesos esto puede marcar una diferencia».

Las pruebas más sofisticadas de rendimiento de válvulas requieren desmontar la válvula de su emplazamiento y comprobar sus prestaciones con un «comprobador de válvulas», un instrumento de comprobación, caro y sofisticado que no está al alcance de la mayoría de plantas ni talleres. Se pueden realizar pruebas con otros instrumentos de medida HART especiales, pero estos pueden resultar difíciles de configurar y utilizar.

De hecho, según un instructor de instrumentación de procesos, un técnico que trabaje con un asistente durante un día completo puede probar con precisión aproximadamente ocho válvulas; es decir, una por hora. Consiste en que el asistente desmonte la válvula de su emplazamiento, la traiga hasta el banco de pruebas del técnico y, a continuación, que este realice las pruebas mientras el asistente sigue dedicándose a otras operaciones mecánicas. Todo ello requiere unas dos horas de trabajo para la comprobación de una sola válvula.

Automatización del proceso de comprobación

Fluke ha presentado recientemente un calibrador de lazo que verifica rápidamente las válvulas para determinar si funcionan correctamente. Este instrumento ahorra tiempo, ya que evita retirar de sus procesos válvulas de control que funcionan correctamente cuando no es necesario. El calibrador de válvulas de lazo Fluke 710 es el instrumento más reciente de una nueva generación diseñada para permitir que los técnicos de todos los niveles puedan acceder a flujos avanzados de trabajo, sin por ello dejar de ofrecer la gama de funciones que se esperan de un instrumento de calibración de lazos de procesos.

El 710 ofrece varias pruebas totalmente automáticas, entre las que se incluye la prueba de firma, que evalúa fácilmente el rendimiento de una válvula proporcional inteligente. Normalmente esta prueba se puede realizar en tan solo cinco minutos. La prueba de firma permite una comprobación del estado de la válvula fácil de entender: correcto, suficiente o defectuoso.

«Por tanto, puede recurrir a un técnico de instrumentación menos cualificado para probar las válvulas y determinar si es necesario llamar a un especialista», declara Shields. «No es necesario desmontar la válvula, lo que, al igual que en el caso de un motor, supone mucho trabajo».

Tras retirar los cables de control y conectar los cables de prueba del 710, la prueba de firma aumenta gradualmente la señal de 4 a 20 mA y la reduce de nuevo hasta 4 mA automáticamente mientras registra la información de la válvula para determinar si esta se desplaza correctamente. Asimismo, registra la presión aplicada al elemento de control de la válvula de 4 a 20 mA a 4 mA mientras busca cambios lineales uniformes en la presión a lo largo de la banda, tanto ascendente como descendente.

Determinar si la válvula está en estado correcto, suficiente o defectuoso

«Al realizar el perfil de la presión utilizada para mover la válvula, se pueden ver los picos físicos en la cantidad de presión necesaria para desplazarla a través de un punto determinado, aunque esta posición en sí esté bastante cerca de donde se supone que debe estar», afirma Shields.

Una vez terminada la prueba, se obtiene una evaluación del rendimiento de la válvula: correcto, suficiente o defectuoso. El 710 también registra los datos, lo que permite cargarlos en un software de aplicación en el que se pueda llevar a cabo un análisis más exhaustivo.

«Cuando el técnico se familiariza con el instrumento y es capaz de realizar las pruebas, puede determinar si es necesario llamar a un especialista», afirma Shields.

Práctica recomendada: referencia y tendencias

Una práctica recomendada para mantener en buen estado las válvulas es tomar una referencia para sus medidas de rendimiento cuando se sabe que funcionan bien. Dado que la mayoría de las válvulas usan una señal de entrada de 4 a 20 mA, un instrumento de comprobación con una señal de salida en mA puede determinar la señal de entrada en mA necesaria para impulsar la válvula de control a lo largo de su rango de funcionamiento. El 710 resulta ideal para ello.

En el mejor de los casos, la documentación se realizará en el momento de la puesta en servicio de una válvula o después de una reparación. De este modo, el técnico registra la «firma» de la válvula en el estado ideal y puede realizar la gráfica de la señal de salida en mA o de porcentaje de apertura respecto a la señal de entrada aplicada. La información se almacena junto con la hora, el número de la etiqueta de la válvula y la fecha en que se realizó la prueba. A continuación se puede utilizar un software de gestión de calibración para gestionar esta información.

Una vez registradas las firmas de rendimiento de referencia de las válvulas, se debe establecer un intervalo de mantenimiento para comprobar su rendimiento. Este intervalo dependerá de si la aplicación es exigente o poco intensiva. Por ejemplo, algunos dispositivos instalados en sistemas de apagado y seguridad deben comprobarse cada tres meses.

Cuándo desmontar una válvula

Si los datos representados gráficamente muestran que la firma de la válvula no es lineal o tiene desviaciones en las curvas, esta puede estar desarrollando problemas que reduzcan su rendimiento y vida útil, lo que puede exigir su retirada para su mantenimiento o reparación. Un estado «suficiente» o «defectuoso» en el 710 también es una señal de que se debe realizar el ajuste del controlador de la válvula o llamar a un especialista para que determine si es necesario realizar más pruebas fuera del proceso.
 
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