Mejores Prácticas para Líneas de Instrumentación de Proceso: Mejorando Precisión y Seguridad

Medición de Proceso – Mejores Prácticas para Líneas de Impulso

Chuck Erml, Product Manager

Al medir presión, flujo o nivel dentro de su proceso, la seguridad y la precisión son siempre el foco. Desde la toma hasta el transmisor, la precisión de la medición de proceso depende del funcionamiento adecuado de cada componente dentro del bucle de medición de instrumentación de proceso. Y aunque los ingenieros y técnicos a menudo dedican la mayor parte de su atención al transmisor, este solo es tan preciso como las entradas de la línea de impulso que se le proporcionan.

A menudo es difícil saber cuándo una línea de instrumentación de proceso no está funcionando bien. Si su atención se centra únicamente en el transmisor, cualquier posibilidad de éxito se ve socavada si la línea de impulso es la causa del mal rendimiento.

Mantenerse informado sobre los posibles problemas dentro de una línea de impulso de proceso, incluidos los relacionados con el diseño y la disposición general, es necesario para la precisión de su medición final. Esta publicación de blog proporcionará a ingenieros y técnicos por igual las mejores prácticas probadas para gestionar el éxito de sus líneas de impulso de proceso.

Un diagrama estándar de una línea de impulso de medición de proceso

Selección de Materiales

Para cada uno de los bloques de construcción básicos en una línea de instrumentación de proceso – Válvulas de Interfaz de Proceso (PIV), líneas de impulso y colectores – hay opciones críticas en términos de materiales que pueden afectar la precisión.

El medio de proceso, las condiciones ambientales y la presión/temperatura del sistema a menudo determinan la selección de aleación. El acero inoxidable, o una aleación metálica superior, es fuertemente preferido en la mayoría de las aplicaciones porque resiste la corrosión. Sin embargo, muchas plantas industriales continúan usando acero al carbono para válvulas de interfaz de proceso, tuberías e incluso para algunos colectores. En ciertas aplicaciones de baja humedad, el acero al carbono es aceptable, pero para la mayoría de las otras aplicaciones, puede ser un riesgo. La incrustación que comúnmente se acumula en el acero al carbono puede desprenderse, fluir aguas abajo, alojarse en el asiento de una válvula y obstruir un cierre positivo. El resultado es una calibración inexacta del transmisor o una lectura inexacta del transmisor. Si emplea componentes de acero al carbono en el bucle de instrumentación, requerirán un monitoreo muy cercano para asegurar que la incrustación no esté afectando la operación de las válvulas en el sistema. Puede aprender cómo seleccionar el material resistente a la corrosión adecuado para su aplicación específica con formación en ciencia de materiales de Swagelok.

Mantenimiento Simplificado a través de la Estandarización

Si su objetivo es la estandarización del diseño, hay configuraciones de mejores prácticas establecidas que pueden implementarse. Si bien los ingenieros han desarrollado una multitud de variaciones de diseño con el tiempo, muchas de ellas no son ideales para la fiabilidad y la precisión. Cada sistema tiene diferentes necesidades en términos de mantenimiento, y esto aumenta la complejidad para los equipos de mantenimiento.

Idealmente, todos los sistemas de medición de proceso deberían diseñarse utilizando un conjunto consistente de criterios, incluyendo el establecimiento de presupuestos y márgenes para tiempo de inactividad, mantenimiento y precisión. El resultado óptimo a menudo incluye un alto grado de estandarización. Por ejemplo, antes de la estandarización, una planta de refino puede tener 30 configuraciones diferentes para líneas de instrumentación de proceso. Después de la estandarización, la misma planta puede tener solo seis, cada una conteniendo los mismos componentes básicos: un soporte de transmisor, sistema de colector y válvulas de aislamiento. Las variaciones principales podrían ser los tramos de tubería y el tipo de válvulas de aislamiento (DBB, raíz de manómetro, etc.) que a su vez dependen del medio, temperatura, presión y ubicación del transmisor o manómetro.

Con la estandarización, muchas cosas se vuelven más simples, incluyendo mantenimiento, instalación, formación y diagnóstico. La fiabilidad también aumenta. Además, la instalación puede almacenar menos piezas de repuesto, reduciendo los costos generales.

Válvula de Interfaz de Proceso (PIV)

La válvula de interfaz de proceso es la primera válvula fuera de la línea de proceso. Históricamente, la PIV de elección ha sido una válvula de compuerta simple o una válvula de bola. Ambas continúan usándose hoy, especialmente en EE. UU., pero la mejor práctica es una válvula de doble bloqueo y purga (DBB), que consiste en dos válvulas de aislamiento y una válvula de purga entre ellas.

La razón principal para emplear una válvula DBB es la seguridad. Si necesita cerrar la línea de instrumentación de proceso para mantenimiento, cerraría ambas válvulas de bloqueo y abriría la válvula de purga. Si por alguna razón la primera válvula de bloqueo tuviera una fuga, la segunda válvula de bloqueo evitaría la acumulación de presión o fluido en la línea de instrumentación de proceso.

Una configuración de doble bloqueo y purga puede fabricarse y ensamblarse a partir de tres válvulas separadas o comprarse como una sola unidad autoconntenida, reduciendo tamaño y peso. El innovador diseño DBB autoconntenido es apropiado para todos los fluidos, pero especialmente para aquellos con mayor viscosidad al usar válvulas de bola.

Líneas de Impulso

Las líneas de impulso conectan la válvula PIV al colector y transmisor. Su propósito, el mismo que con todos los componentes de instrumentación de proceso, es transmitir las condiciones precisas del proceso al transmisor. Al diseñar la disposición de las líneas de impulso, entran en juego tres objetivos principales:

• Prevenir corrosión, incrustación u obstrucción
• Reducir puntos de fuga
• Mantener la temperatura dentro de un cierto rango o proporcionar protección contra congelación

Los dos primeros objetivos se logran mejor utilizando tubería y racores de tubería hechos de una aleación apropiada, como acero inoxidable, en lugar de tubería de acero al carbono y conexiones roscadas. La tubería de acero inoxidable puede doblarse y moldearse, lo que reduce el número de conexiones mecánicas. Cuando las conexiones son necesarias, los racores de tubo de doble ferrule y agarre mecánico no se aflojan con ciclos térmicos o vibración, a diferencia de los racores roscados cónicos tradicionales.

El tercer objetivo, mantener la temperatura dentro de un cierto rango, se logra calentando las líneas de impulso. Puede aislar sus líneas de impulso manualmente mediante trazado en campo o comprando tubería que ya haya sido aislada y encapsulada en una chaqueta polimérica. La tubería en paquetes pre-aislados viene lista para instalar en longitudes enrolladas. Es importante con los paquetes de tubería pre-aislados seguir las instrucciones del fabricante para sellar el aislamiento al empalmar o cortar el paquete.

Colector

El colector consiste en un conjunto de válvulas cuyos cuerpos están mecanizados a partir de un solo bloque de metal, generalmente acero inoxidable. El colector se monta al transmisor y cumple una función crítica, permitiendo el aislamiento para la calibración o servicio del transmisor.

La calidad y la fiabilidad son especialmente importantes en un colector. Durante la calibración o la operación normal, al menos una de las válvulas en el colector está en la posición de cierre. Si el cierre es menos que completo, el resultado puede ser una lectura inexacta del transmisor.

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El Colector de Acoplamiento Cercano – Una Opción

Ahora que hemos revisado la línea de instrumentación de proceso en detalle, veamos una opción para simplificar aún más el diseño. Es una solución elegantemente simple, si su aplicación le permite emplearla.

Las líneas de impulso pueden ser costosas de instalar y mantener, con desafíos como obstrucciones, puntos de fuga, control de temperatura y corrosión. La opción, llamada "acoplamiento cercano", elimina las líneas de impulso. La válvula de interfaz de proceso y el colector se convierten en una sola unidad, y el transmisor se monta directamente en ella. Por lo tanto, todo el ensamblaje se conecta a la línea de proceso. Si bien a muchos ingenieros les gusta esta solución, las instalaciones de acoplamiento cercano tienen sus limitaciones.

Una limitación es la temperatura. La razón de la configuración tradicional con líneas de impulso es proteger el transmisor de la alta temperatura de la línea de proceso. Si la línea de proceso es demasiado caliente, el transmisor puede no poder operar a solo unas pulgadas de distancia en una instalación de acoplamiento cercano.

Una segunda limitación es el acceso. Si necesita acceder al transmisor para calibración, debe ser accesible; por lo tanto, montar un acoplamiento cercano en una ubicación de proceso a 50 pies en el aire no es viable.

El obstáculo final es el costo inicial. El acoplamiento cercano requiere una inversión inicial, pero a largo plazo la solución puede ser menos costosa en general. Si tiene la oportunidad de emplear este atajo, le recomendamos usarlo.

Conclusión

Si valora las mediciones precisas e invierte en un transmisor premium, entonces sus líneas de instrumentación de proceso requieren el mismo nivel de atención. La precisión de la medición de proceso depende tanto del transmisor como de la calidad de los componentes de la línea de medición de proceso, incluyendo cómo se instalan y mantienen. Estandarizar su instalación en un conjunto central de detalles de conexión de instrumentación y línea de impulso de proceso, junto con componentes de sistema fiables, aumentará la fiabilidad y precisión de su medición. Mediciones más precisas rendirán dividendos bienvenidos en términos de tiempo, eficiencia y rentabilidad de la planta.