Control de válvulas preparado para el futuro

Un sistema DCS futurista puede realizar una gestión avanzada de la planta o del horno. Estos nuevos sistemas pueden basarse ​​en la web para que usuarios de todo tipo puedan acceder al rendimiento y a los problemas de la planta en cualquier momento y lugar.

Los nuevos sistemas de control distribuido (DCS), preparados para el futuro, están diseñados para cumplir con los requisitos de automatización de procesos de una planta de cemento. Estos sistemas combinan todos los controles para diversos aspectos de la producción de cemento, incluidos los requisitos de proceso, equipo, calidad, supervisión, accionamiento, optimización y monitoreo de condición mecánica en una sola plataforma. Pueden adaptarse perfectamente a diferentes necesidades operativas, asegurando escalabilidad para los diversos requisitos de la planta. Un DCS puede priorizar la confiabilidad, proporcionando operaciones consistentes y estables dentro de la industria del cemento. Utiliza una interfaz fácil de usar, DNA UI, y ofrece herramientas intuitivas para todos los niveles de usuario, desde los operadores de la sala de control hasta la administración de la empresa, lo que facilita el monitoreo efectivo y la interacción con el proceso de producción. La DNA UI utiliza tecnología basada en web, por lo que brinda un excelente acceso a todos los usuarios de oficina y tablets. Además, la nueva arquitectura DNA DCS se puede diseñar para satisfacer una variedad de requisitos, entre los que se incluyen:

• Alta confiabilidad del sistema, gracias a componentes de sistema probados.
• Uso flexible, logrado mediante funcionalidad operativa en varias ubicaciones.
• Necesidades sofisticadas de análisis e informes.
• Tareas de control avanzadas y algoritmos.

Requisitos de los DCS

Los DCS deben ser entornos multiusuario escalables para ingeniería concurrente. Permiten la gestión del ciclo de vida de todas las aplicaciones de control, buses de campo y dispositivos de campo, así como la gestión de documentos de red. Además, las herramientas de diagnóstico avanzadas facilitan el mantenimiento tanto de las aplicaciones como del hardware.

Seguridad del DCS

La seguridad de un DCS debe ser la máxima prioridad. El DCS debe seguir prácticas de defensa en profundidad, con protección antivirus para los nodos basados ​​en Windows, una arquitectura de red segura con una zona desmilitarizada entre la red de la oficina y el sistema, y ​​alineación con los estándares de ciberseguridad de la industria, garantizando la salvaguarda de los sistemas críticos de automatización de la producción.

Aplicaciones avanzadas

Idealmente, el DCS debería ofrecer un conjunto de aplicaciones avanzadas que ofrezcan información en tiempo real, análisis predictivo y recomendaciones prácticas, garantizando un funcionamiento óptimo y minimizando el tiempo de inactividad y los costos de mantenimiento.

Dos aplicaciones avanzadas adecuadas para la industria del cemento que se pueden ofrecer de forma independiente o con el DCS son un sistema de imagen térmica visible y un software de optimización del bucle de control. Un sistema de imágenes térmicas visibles incluye una resistente cámara HD visible, refrigerada por aire, combinada con un sensor térmico de alta resolución para mediciones de temperatura del producto en tiempo real. Diseñado para la observación y el análisis integrales de los entornos del horno, el sistema de imágenes térmicas visibles proporciona una calidad de imagen incomparable desde el arranque hasta las condiciones de carga completa.

 

Un software de optimización de control en bucle, como PlantTriage de Valmet, monitorea continuamente las plantas industriales, identifica problemas, los prioriza en función de factores técnicos y económicos, ofrece un análisis de causa raíz y proporciona herramientas de análisis, incluida una función de ajuste PID incorporada, para una resolución eficiente de los problemas.

Reducción de gastos operativos en sistemas de fase densa

Las plantas de cemento enfrentan continuamente altos costos de operación y mantenimiento de sistemas de fase densa. Por lo tanto, se requieren alternativas que reduzcan los gastos operativos, así como el mantenimiento y el tiempo de inactividad. Ciertos diseños de válvulas pueden ayudar a lograr estos objetivos. Algunos de los tipos más comunes son las válvulas de guillotina, válvulas de conmutación y válvulas de mariposa. Además, un tipo de válvula que está ganando popularidad es la válvula pinch de alta calidad.

En sistemas de fase densa, una válvula que tiene restricciones o componentes metálicos como aletas o discos en la corriente de la tubería está sujeta a un desgaste extremo. Incluso una hoja de guillotina con la más mínima fuga se convierte rápidamente en una gran fuga debido al desgaste abrasivo de alta velocidad que crea el cemento seco. Con el tiempo, los extremos de las cuchillas o aletas comienzan a parecerse a la boca de un tiburón con bordes irregulares por el desgaste. Estos requieren mantenimiento y reparación de alto costo. Una mejor solución es una válvula que no tenga bolsas ni cavidades por las que pueda migrar el cemento seco. Además, una válvula que tenga un puerto 100 por ciento completo cuando esté en la posición abierta es imprescindible para mantener bajas las velocidades y el desgaste. Una válvula pinch cumple estos criterios. Cuando la válvula está completamente abierta, es literalmente una extensión de la tubería con un orificio 100 por ciento completo a través del centro de la válvula. La única parte en contacto con el medio es un manga de goma que tiene el diámetro exacto de la tubería en la que está instalada. Cuando la válvula está cerrada, es completamente hermética a las burbujas y elimina el desgaste por velocidad. Muchas plantas de cemento utilizan tuberías revestidas de caucho y conocen las propiedades del caucho resistentes a la abrasión.

La válvula también debe cerrarse igualmente desde arriba y desde abajo y encontrarse en la línea central de la tubería cuando esté cerrada. El cierre desde ambos lados ayuda a reducir la tensión causada por el estiramiento excesivo del manga de goma en una válvula pinch. En muchos casos, una válvula pinch de alta calidad ayuda a reducir significativamente los gastos operativos en comparación con otros tipos de válvulas en un sistema de fase densa. La reparación de una válvula pinch es de bajo costo y se puede realizar in situ con un manguito de goma de reemplazo sin necesidad de herramientas especiales ni capacitación extensa del equipo de mantenimiento. Por último, una válvula de alta calidad con un mecanismo de tornillo cerrado siempre es fácil de operar para los equipos de mantenimiento.

Entrega de agente de molienda

La entrega de agente de molienda se puede mejorar para reducir los costos operativos y el tiempo para recebar y reprogramar las bombas seleccionando mejores tecnologías de bombeo, como bombas peristálticas.

Una bomba peristáltica tiene las siguientes ventajas:

• Puede funcionar en seco sin sufrir daños.
• Puede realizar tareas de elevación por succión y entregar presiones más altas que algunas bombas alternativas utilizadas en plantas de cemento.
• Una bomba peristáltica puede bombear lodos con hasta un 80% de sólidos.
• Puede invertir la dirección.
• En la mayoría de los casos, el único componente de reparación es un conjunto de tubos de plástico o una manguera de goma.
• Las bombas peristálticas pueden tener una relación de reducción de 5000:1, lo que proporciona una gran precisión en el suministro de productos químicos costosos.

Las bombas peristálticas han ganado popularidad debido a su confiabilidad, así como a su simplicidad y facilidad de reparación, ya que los conjuntos más pequeños se reemplazan en 1 o 2 minutos.

Un sistema de tres bombas plug-and-play en una planta de cemento: entregado, probado y operativo.

Plug and play

Todos los clientes de cemento compran un sistema de bomba empaquetado en lugar de bombas independientes. Muchas plantas de cemento requieren múltiples bombas peristálticas que se pueden ensamblar sobre una plataforma con auxiliares como amortiguadores de pulsaciones, válvulas de alivio de presión, válvulas de cierre de seguridad y manómetros. Todo el equipo está montado en un entorno seguro y eficaz prediseñado para las bombas. El paquete completo se puede entregar a la planta de cemento previa realización de una prueba de aceptación en fábrica. Todo el paquete es plug and play y solo requiere conexiones eléctricas y tuberías para poner en marcha las bombas. La ventaja para la planta de cemento es que todo el sistema está diseñado de manera que las bombas tengan todos los auxiliares beneficiosos en la plataforma para proporcionar las condiciones más óptimas para las bombas, mejorando su rendimiento, reduciendo los riesgos de instalación accidental y mejorando su vida útil.

Dos válvulas pinch de alta calidad utilizadas en un sistema de fase densa para el transporte de aislamiento y distribución de cemento seco abrasivo.

Control y monitorización de una válvula automática on/off

El mantenimiento basado en el estado y en datos de diagnóstico avanzados se ha convertido en una práctica común en la industria de procesos. Los posicionadores inteligentes proporcionan una amplia gama de datos de diagnóstico para válvulas de control. ¿Qué pasa con las válvulas on/off? Las capacidades de diagnóstico están disponibles utilizando controladores on/off más avanzados que resuelven desafíos únicos a través del control inteligente de válvulas. Las señales para monitorear e informar la posición de la válvula se envían al DCS/PLC. La posición de la válvula accionada se controla cuando el dispositivo tiene una electroválvula integral de bobina simple o doble. Es posible una fácil integración en los sistemas de control existentes para I/O convencionales (a prueba de explosiones o intrínsecamente seguras), así como para instalaciones AS-Interface y DeviceNet. Los botones táctiles del módulo reducen el tiempo de puesta en servicio de la válvula. Además, la inteligencia incorporada puede identificar la válvula por el número de etiqueta y encender las luces del controlador de la válvula para encontrarla a distancia.

Lo que permite el mantenimiento condicionado de las válvulas on/off es seleccionar un controlador de válvula capaz de realizar diagnósticos inalámbricos mediante una aplicación de iOS. Esta función permite la puesta en servicio y operación de válvulas on/off mientras se encuentran en la etapa de no comunicación con el PLC y monitorear varios diagnósticos durante el modo de comunicación.

Otra ventaja es obtener diagnósticos para el recuento de ciclos, el tiempo de apertura/cierre y la temperatura. Imagine poder identificar si una válvula está atascada en la posición media o encontrar otros problemas. Incluso es posible registrar información de mantenimiento para revisarla y exportarla como un archivo CVS. El mantenimiento se puede programar en momentos más efectivos y se pueden evitar tiempos de inactividad no planificados. Ahora tenga estos datos fácilmente visibles en una aplicación desde una ubicación segura. Este tipo de soluciones existen.

Control del estado de las válvulas mediante acceso remoto a válvulas automatizadas.

Abriendo la puerta a la digitalización

Es fácil ver cómo los controladores de válvulas on/off más avanzados están abriendo la puerta a la digitalización de aplicaciones on/off. Proporcionan soluciones flexibles y altamente confiables para permitir el mantenimiento basado en la condición de las aplicaciones on/off. Una ventaja significativa es cuando el dispositivo elegido tiene adaptabilidad universal. Considere los beneficios de poder estandarizar un controlador con capacidad de voltaje universal adecuado para actuadores neumáticos de simple efecto/retorno por resorte y de doble acción y con una capacidad respirable que proporciona una mejor tolerancia a los contaminantes del aire. Multiplique esos beneficios cuando la conexión directa a diferentes tipos/tamaños de actuadores sea más rápida y sencilla con una interfaz de bajo perfil y montaje empotrado que utiliza estándares internacionales VDI/VDE. Esta solución integrada permite reemplazar las instalaciones existentes de electroválvulas e interruptores de límite a medida que mantiene un inventario reducido gracias a la implementación de un controlador de válvula discreto que mejora el rendimiento operativo para aplicaciones on/off utilizando mantenimiento basado en condiciones.

Texto de Todd Loudin . Texto publicado originalmente en la  edición de enero de 2024 de International Cement Review.