Control de presión y caudal intrínsecamente seguro para analizadores en la industria de petróleo y gas

Los sistemas de análisis son fundamentales en el ecosistema de producción de petróleo. Ya sea para monitorizar procesos o para proporcionar retroalimentación en la protección del medio ambiente, los analizadores deben contar con un control preciso del flujo y la presión para asegurar que los resultados medidos sean significativos y fiables.

En los sistemas de análisis que operan en zonas explosivas, los diseñadores deben priorizar tanto la seguridad y fiabilidad como la precisión del análisis. Los instrumentos intrínsecamente seguros, que combinan medición con control de flujo y presión, pueden garantizar la fiabilidad de los datos del analizador, reducir los puntos de fallo y ofrecer una mayor flexibilidad en el diseño de los analizadores.

Figura 1

Consideraciones para analizadores en entornos explosivos

Aunque los diseños de los sistemas analizadores varían, la Figura 1 muestra las ubicaciones típicas dentro de los analizadores donde se puede implementar el control de flujo y presión. Para generar datos fiables, los sistemas analizadores dependen de un control preciso del flujo y la presión de los gases o líquidos de muestra que los atraviesan. En los analizadores utilizados en entornos explosivos, la medición y el control de flujo se lograban tradicionalmente mediante dispositivos separados e independientes. La medición podía realizarse con un rotámetro en una carcasa blindada, mientras que el control se conseguía mediante válvulas manuales o neumáticas binarias.

Sin embargo, este sistema presenta desventajas notables. El sensor mecánico de un rotámetro tiende a desviarse con el tiempo, lo que genera inexactitudes que distorsionan los datos o requieren ajustes manuales dentro de la zona peligrosa. Además, este sistema suele ofrecer solo una variable de proceso, como flujo volumétrico o presión, lo que proporciona una información limitada sobre el sistema y el entorno. Este nivel de proceso, con ajustes manuales para corregir la deriva y la falta de retroalimentación sobre las condiciones, puede optimizarse. Un dispositivo digital que integre válvula, actuador, medidor de flujo, sensor de presión y temperatura en un solo aparato ofrece más información y reduce la intervención del usuario.

Mejora de la medición en zonas explosivas

La medición electrónica puede mejorar significativamente la precisión del caudal y la presión, tanto aguas arriba como aguas abajo del analizador (posiciones A y C en la Figura 1). No obstante, la mayoría de los medidores no son adecuados ni están certificados para su uso en zonas peligrosas. Esta falta de opciones puede limitar las elecciones de los diseñadores de sistemas, ya que activar una válvula o cambiar su punto de ajuste añade complejidad.

Obtener datos críticos de caudal más allá del volumen (presiones relativas, temperaturas, humedad, etc.) requiere sensores adicionales, lo que incrementa la cantidad de componentes y fuentes de alimentación. Los medidores intrínsecamente seguros, como los medidores de presión IS-Pro y los medidores de caudal másico IS-Max de Alicat, se han desarrollado específicamente para su uso en entornos donde existe la posibilidad de niveles explosivos de gases de forma constante. A diferencia del flotador mecánico de bola de un rotámetro, los sensores electrónicos tienen en cuenta las variaciones en temperatura, presión y humedad a lo largo del tiempo. Esto asegura lecturas precisas y repetibles.

Los instrumentos IS-Pro pueden medir presión absoluta, relativa o diferencial, mientras que el instrumento IS-Max puede medir caudal másico, caudal volumétrico, temperatura, presión relativa y absoluta. Con opciones completas, los dispositivos pueden también medir el punto de rocío y la humedad relativa. Estas variables adicionales, registradas simultáneamente, ofrecen una visión más completa del proceso y del entorno, lo que facilita la validación de los datos del analizador y la detección de anomalías en el sistema. Los datos se pueden registrar mediante una estación de monitoreo fuera de la zona peligrosa a través de diversos protocolos digitales o mediante salida analógica.

Consolidación de control y medición

Al diseñar analizadores para entornos explosivos, los ingenieros de sistemas reducen el riesgo y los costes minimizando el equipo dentro de la zona peligrosa. Cualquier reducción de componentes, conexiones, mazos de cables o barreras eléctricas limita la cantidad de puntos de fallo posibles y reduce el coste global del sistema.

Los controladores IS-Max de Alicat son los primeros instrumentos (para uso en entornos de Clase 1 División 1 (Zona 0 o Zona 1)) que combinan medición y control de flujo en un único componente intrínsecamente seguro. Al consolidar las funciones de medición y control en un solo dispositivo, estos instrumentos reducen la cantidad de componentes, la complejidad del sistema, los requisitos de espacio físico y el coste total. El bucle de control PID integrado en el IS-Max evita la necesidad de construir uno desde cero. Su función de ajuste automático puede mantener el proceso bajo control incluso si cambian las condiciones operativas.

Además de los beneficios de medición mencionados, los instrumentos IS abren nuevas posibilidades de diseño para sistemas de analizadores y modernizaciones. En la entrada del sistema, un instrumento IS-Max puede medir el caudal y proporcionar muestras precisas al analizador. En la salida, un instrumento IS-Max puede medir el caudal másico mientras controla simultáneamente la contrapresión y registra la humedad, la presión barométrica, etc. En un sistema de cromatografía de gases, un instrumento IS también puede controlar el caudal de gas portador (posición B en la Figura 1) con una precisión de ± 0,5 % de la lectura o ± 0,1 % de la escala completa (lo que sea mayor), mejorando la precisión del analizador.

Un medidor/controlador automatizado puede monitorizarse y ajustarse de manera remota a través del protocolo digital MODBUS RTU o comandos seriales ASCII de Alicat, así como mediante una pantalla con teclado o señales analógicas. La capacidad de monitorizar y mantener el caudal de forma remota reduce la necesidad de que los operarios interactúen directamente con el equipo dentro de la zona peligrosa.

Instrumentos intrínsecamente seguros IS

En la industria del petróleo y gas, la recolección y análisis de muestras de cromatografía de gases puede implicar gases explosivos, y las muestras pueden extraerse de lugares peligrosos. Los instrumentos intrínsecamente seguros (IS) de Alicat ofrecen una medición y control rápidos, precisos y repetibles de presión y caudal para su uso en entornos de Clase 1 División 1 (Zona 0 o Zona 1).

Su clasificación IS permite ahorrar en gastos y peso al prescindir de un gabinete a prueba de explosiones. Además, como forman un flujo laminar internamente, no requieren tramos rectos antes o después, lo que ahorra espacio. Los instrumentos IS-Max de flujo y IS-Pro de presión permiten el control y supervisión remotos a través de opciones de E/S analógicas o digitales sin necesidad de ingresar a un área peligrosa.

Conclusión:

A medida que aumentan los costes de producción y se endurecen las normativas medioambientales, crece la necesidad de validar los resultados de los análisis y controlar las emisiones. Los instrumentos IS de Alicat proporcionan medición intrínsecamente segura de caudal y control simultáneo de presión y caudal, mejorando la amplitud, profundidad y precisión de los datos del analizador, a la vez que incrementan la seguridad y fiabilidad del sistema analizador.

Si necesita ayuda para definir cuál es la mejor configuración para su aplicación o para analizar sus necesidades para la medida y control de caudal, póngase en contacto con los ingenieros de aplicación de Rosetta Technology en el +34 91 805 19 10 o contáctenos por e-mail. ¡Estaremos encantados de ayudarle!