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INSTRUMENTACION INDUSTRIAL

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Tema :

SERVOVÁLVULAS NEUMÁTICAS DE DIAFRAGMA Nota: I.

Apellidos y Nombres:

Grupo Lab. Nº

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OBJETIVOS

1. Identificar la estructura y principio de funcionamiento de los actuadores neumáticos de tipo diafragma . 2. Probar un actuador neumático de tipo diafragma. 3. Reconocer a los actuadores neumáticos de tipo diafragma como componentes de las servoválvulas neumáticas. 4. Identificar el principio de funcionamiento de un servoposicionador neumático. 5. Identificar el principio de funcionamiento de un convertidor I/P. 6. Aplicar un convertidor I/P al control de una servoválvula neumática. 7. Calibrar el sistema de servoposicionamiento de una servoválvula neumática.

II.

RECURSOS

1. DISPOSITIVOS: a. Válvula Neumática de Diafragma.

2. EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS: a. Compresor de Aire b. Sistema de Mantenimiento c. Regulador de Presión d. Calibrador 4-20 mA.

III.

FUNDAMENTO TEÓRICO Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO 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.

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IV.

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Grupo Lab. Nº

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 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.

V.

1.

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:

2.

•

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.

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VI. DESARROLLO

1.

VERIFICACIÓN DEL ACTUADOR NEUMÁTICO DE DIAFRAGMA a. b. c.

d. e. f. g. h.

Observe y respete las condiciones de seguridad. Armar el esquema que se presenta a continuación 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.

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No.

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Presión

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Posición

1 2 3 4 5 6 7 8

Abertura

9

[°]

10

Presión [PSI] Realiza el procedimiento anterior para el cierre de la válvula y grafique

No.

Presión

Posición

1 2 3 4 5 6 7 8

Abertura [°]

9 10

Presión [PSI]

¿Qué diferencia encuentra entre los datos de apertura y cierre de la válvula? Existe linealidad en el dispositivo. Explique

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SERVOVÁLVULAS NEUMÁTICAS DE DIAFRAGMA Nota: 2.

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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. b. c. d. e.

f. g.

Identifique el regulador del cero (zero) del servoposicionador neumático. Identifique el regulador del alcance (stroke) del servoposicionador neumático. Utilizando un calibrador u otra fuente de tensión o corriente, aplique 4 mA al convertidor IP. Si la posición del vástago del actuador es diferente de cero ajustar la perilla zero hasta conseguir la posición cero. 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. Disminuir la corriente verificando que a los 4 mA la posición debe ser 0 grados. Si no es así ajustar la perilla zero. Verificar las posiciones y la alimentación de corriente y Repetir el procedimiento si es necesario.

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Explique cómo trabaja el convertidor I/P y detalle los pasos para calibrarlo.

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: