La extensión de la tecnología digital, tanto a nivel de componentes de microprocesadores como en las comunicaciones ha llegado también a los posicionadores que puede decirse han dejado su antiguo lugar para elevarse a la categoría de “interfase inteligente”. Los transmisores de campo y los nuevos posicionadores incorporan ya funciones de control local, cálculo, auto calibración y diagnósticos por lo que reciben, con toda propiedad, el calificativo de inteligentes. A su vez, la comunicación con el DCS, es mayoritariamente con protocolos híbridos, esto es, sobre la señal 4-20 mA va la señal digital. (caso del protocolo
HART).
Hay también protocolos totalmente digitales, como el Profibus ó el Fieldbus Fundation.SMART – Self Monitoring Analysis Reporting Technology HART - Highway Addressable Remote Transducer
Por tanto, hay ya elementos (interfases) que responde a esta tecnología pudiendo ser montados sobre cualquier tipo de válvula de control ofreciendo algunas de las siguientes prestaciones adicionales.
- La calibración, más correctamente sería una parametrización, puesto que ya no se trata del clásico ajuste del cero y span, como en los antiguos. Hay más cosas que definir, aunque se pueda hacer de forma automática la primera vez.
En la figura anterior se ve la pantalla general de calibración de un tipo de posicionador HART, (Cortesía de Masoneilan) Cada una de las 7 pestañas da lugar a nuevas pantallas de trabajo. - También hay posicionadores electrónicos “avanzados”, no propiamente inteligentes que, no respondiendo a un protocolo digital propiamente, permiten el ajuste de cero y espan, ajustes de ganancia, modificación de curvas señal-carrera, etc. Opcionalmente podrían ser HART, mediante la adicción de una tarjeta electrónica opcional.
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Otros diseños actúan realmente como un controlador sobre la válvula. Adaptados a una válvula se puede hacer un auto tune y ajustan inicialmente los valores P+I+D, típicos de un controlador, más otros parámetros como el “proportional adjusting” (padj), para igualar la respuesta aire-abre a la de muelle-cierra; ó la función “beta” para evitar un overshooting; y también el coeficiente compensador de posición, etc., etc. Un posicionador así identifica y asigna los mejores parámetros a cada válvula sobre la que va montado.Estos valores – que quedan memorizados en la memoria del posicionador - pueden ser modificados posteriormente a voluntad del instrumentista según lo requiera la configuración y exigencias del sistema ó lazo de control.
Con estos posicionadotes smart se hace un muy buen tratamiento de la señal de control que redundará posteriormente en una mejor respuesta dinámica de la válvula a las variaciones de señal. En definitiva reducir la variabilidad del proceso.
Además de todo esto quedan las prestaciones adicionales de diagnósticos que pueden ser de distintos niveles, según fabricantes. Hay modelos con capacidad de diagnóstico interno del propio posicionador, del actuador (si tienen sensor de presión) y de la válvula. Dependerá de cada fabricante y de lo que en cada momento se quiera adquirir.
Los protocolos digitales permiten una comunicación bidireccional desde sala de control y los equipos de campo para enviar mensajes y recibir información, siempre que se haya dispuesto de un multiplexor que permitirá este dialogo desde el DCS.
Comunicación digital entre instrumentos de campo y sala de control
Si no es así hay tres formas de acceder a cada interfase-posicionador de válvulas: 1. Mediante botonera local y display (no todos los posicionadores lo tienen) 2. Mediante el comunicador portátil Handheld.
3. Mediante un software en PC portátil y un modem de conexión.
Con cada uno de estos sistemas se tienen niveles distintos de prestaciones, siendo el más completo el tercero que posibilita todas las posibilidades de:
1. Placa de característica virtual. 2. Auto calibración
3. Auto tune de funciones complementarias. 4. Característica.
5. Cierre de la válvula a partir de una carrera mínima. 6. Ajuste de topes de funcionamiento alto-bajo, por software. 7. Acciones Directa e Inversa.
8. Mostrar posición de válvula., etc.
Después de una calibración en fábrica, todos estos datos iniciales quedan almacenados en la memoria virtual no volátil del posicionador. También se pueden volcar en un disco externo de memoria.
A nivel de diagnósticos se puede obtener información sobre: - Número de ciclos realizados (carrera).
- Tiempo de válvula abierta, cerrada, próxima a un % del cierre,
- Error de posición y de presión mediante sensor de presión al actuador. - Fricciones
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Dibujar la carrera de la válvula, “valve signature” ó firma, según modelos. - Respuesta dinámica a un escalón de señal. Muy importante.- Otras prestaciones según modelos. Se deberá analizar con detalle la información de cada fabricante.
Comparándolos con los datos de salida de la fábrica se pueden sacar conclusiones tendentes a un selectivo mantenimiento preventivo. Muchos de esos datos pueden obtenerse con la válvula en operación y otros requerirán el paso momentáneo a control manual. De esta forma, en lugar de intervenir en todas las válvulas durante una parada se hará sólo en aquellas que lo requieran e incluso se reducen las paradas para mantenimiento. Por otra parte, algunos posicionadotes inteligentes son compatibles con paquetes de gestión si tienen integrado su software en ellos.
- Montaje remoto. Algunos de estos posicionadores inteligentes pueden ser acoplados fuera de la válvula, sobre un soporte. La válvula se la equipa entonces sólo con un transmisor de posición. El posicionador, seguirá gobernando la válvula a distancia. La distancia máxima recomendada es no superar los 15 -20 metros, que deberá confirmar cada fabricante.
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Controlador de proceso local. Algunos fabricantes incluyen, como opción, equipar el posicionador con un controlador de proceso local, dentro del propio aparato. La señal del transmisor: presión, nivel, caudal etc. se lleva al posicionador y este hará la doble función, como si de un lazo de control local se trataseEsto puede ser particularmente interesante en aquellos lazos lejanos de la sala de control y que no precisen de una intervención frecuente en la modificación del punto de consigna ó no requieran un seguimiento y supervisión constante.
- Otros Accesorios
Los accesorios más frecuentes, sobre todo para los actuadores neumáticos, son: • Transmisores de posición.