El personal involucrado en Instrumentación y Control Automático Industrial, tiene como desafío para un buen desempeño, tener un cúmulo de conocimientos que se interrelacionan entre sí.

El especialista debe conocer acerca de:

  • Soluciones Tecnológicas: Sistemas industriales, instrumentos de medición, elementos finales de control (como válvulas de control y variadores de velocidad) tanto en su selección como en su instalación.
  • Comunicaciones:
    • Tecnologías de transmisión (neumática, eléctrica, redes digitales, inalámbrica)
    • Forma de codificar la información (eléctrica 4-20ma u on-off, digital, protocolos digitales, neumático)
  • Teoría de Instrumentación y control.
  • Procesos en los que se aplica: Procesos continuos, batch, discretos, operaciones unitarias, etc.
  • Seguridad industrial.
  • Otros.

 

Los especialistas suelen surgir de distintas áreas en las que no hay una formación metódica en Instrumentación y Control y deben formarse en el trabajo en forma autodidacta o por cursos especializados.
Un buen porcentaje de los especialistas vienen de las áreas de electrónica y eléctrica y otras áreas y necesita complementar sus conocimientos con aspectos de hidráulica y termodinámica necesarios para que sus decisiones técnicas sean las adecuadas y eventualmente óptimas.
Por ejemplo: Para dar una buena respuesta para definir instrumentos o elementos finales de control o para resolver y o evitar problemas existen conocimientos básicos de especialidades no eléctricas o electrónicas que suelen requerir que el especialista deba complementar sus conocimientos.

Ejemplos que son de uso habitual en la especialidad son: Presión de vapor y su efecto (flasheo, cavitación, etc.) en instrumentos de medición y válvulas de control, número de Reynolds para definir el buen funcionamiento de un caudalímetro, punto de rocío y su relación con la humedad absoluta y relativa para mediciones asociadas a calidad de gases o evaluar rendimientos de torres de enfriamiento, entalpía, asociado a controles de sobrecalentamiento, perdida de carga al considerar tramos de medición y elementos de medición de caudal.

En nuestra experiencia hemos detectado que muchas veces surgen inconvenientes asociados a los temas mencionados y que por desconocimiento, se tratan de resolver trabajando en la sintonía o parámetros del sistema de control cuando el problema tiene un origen en el proceso o en el campo.
Por ejemplo: Se desea agregar o cambiar un caudalímetro (para monitoreo o para control de caudal a proceso). Un ejemplo usual puede ser medir la salida de líquido de un separador trifásico (gas, hidrocarburo líquido y agua) que es un equipo usual en el tratamiento extractivo de gas y petróleo.
La selección parece sencilla ya que se conocen los datos de presión antes y después del medidor y el caudal a medir, sin embargo la situación no es tan sencilla. (se sugiere que el lector se tome unos segundos para responder a esta pregunta: ¿qué problemas pueden aparecer?).

 

Aquí van las respuestas a “¿qué problemas pueden aparecer?

  1. En el caudalímetro que mide líquido, puede haber en su interior vaporización o formación de gas lo que hace que el medidor no funcione. ¿Cuál es el motivo?: Dado que el líquido que está dentro del separador está en equilibrio con su vapor y los gases, cualquier disminución de la presión hace que la misma quede por debajo de la presión de vapor y/o la de equilibrio de los gases y hace que se produzca vaporización. La mayoría de los medidores de caudal de líquido se ven afectados por la presencia de gases y vapores en la medición.
  2. La pérdida de carga que introduce el medidor de caudal , es superior a la que se tenía prevista por diseño (pérdida de carga disponible, con lo que al medir produce efectos sobre otros aspectos del proceso (sube el nivel de líquido en el separador y la válvula de control de nivel no logra desalojarlo aunque esté toda abierta, otros…)
  3. El diámetro del instrumento que es seleccionado es menor que el diámetro de la línea lo que implica agregar reducciones. Esto implica mayores pérdidas de carga en la línea lo que produce efectos similares a los que se describieron en el párrafo anterior.
  4. Que el fluido sea muy viscoso y/o circule poco caudal, con lo que el elemento no puede medir adecuadamente ya que no cumple con las condiciones de relación viscosidad/ velocidad/densidad que requiere para funcionar adecuadamente. Esta condición se determina a través del número de Reynolds que justamente determina las relaciones entre efectos viscosos y cinemáticas. Según el tipo de instrumento y/o fabricante existe un rango del número de Reynolds que aseguran el buen funcionamiento. Fuera de ese rango no funciona o funciona inadecuadamente.

 

¿Se le ocurre al lector alguna otra situación?

El tratar de resolver estos problemas una vez comprado el instrumento, puede implicar soluciones complejas como tener que elevar el separador (cosa que en la práctica es casi imposible) o bajar el instrumento (a veces por debajo del nivel normal del piso como para que tenga la suficiente presión estática para que no vaporice (párrafo 1 anterior) o cambiar la válvula de control de nivel por una más grande para que se pueda desalojar el líquido (párrafo 2 y 3 anteriores), o cambiar el instrumento de medición (párrafo 4)
Este ejemplo es similar a otros casos como pueden ser líquidos calientes con presiones cercanas a la presión de vapor o similares o fluidos viscosos fríos.
Para evaluar estas situaciones tener claro qué significa la presión de vapor, pérdidas de carga, número de Reynolds y cómo se determinan los mismos, son imprescindibles para un buen diseño y/o para resolver problemas de este tipo.
Como los mencionados, otros conceptos como entalpía, cavitación, presión estática y dinámica, punto de rocío, humedad, etc. son necesarios para la resolución de problemas de instrumentación y control que pronto desarrollaremos en otro artículo.


Ing. Sergio V. Szklanny

Director de SVS Consultores
info@svsconsultores.com.ar