Los sistemas que miden y regulan las variables de operación en una industria son los denominados sistemas de control y se encargan de recibir, cada pocas milésimas de segundo, el valor de las variables de procesos fundamentales y devolver señales para corregir las desviaciones que se produzcan. Los instrumentos de control son los equipos encargados de recibir estas señales y actuar, en consecuencia, sobre las instalaciones para corregir su funcionamiento.
Como síntesis del funcionamiento de los sistemas de control, se puede decir que “siempre se actúa sobre una variable de proceso para modificar la que quiere controlarse”.
Ejemplo
Para reducir el caudal de líquido que circula por una tubería, se disminuirá la velocidad de giro del rotor de la bomba que impulsa a ese fluido.
A pesar de estos sofisticados sistemas y de la robustez generalizada de los equipos de planta química, ha de conocerse la relación que se establece entre las variables de proceso en cada operación y tener en cuenta unas normas básicas para estas, a fin de prolongar la vida de los equipos y minimizar los problemas de futuras operaciones. Entre otras, pueden destacarse:
1 Utilizar flujos de alimentación en los equipos de características físicoquímicas apropiadas.
2 Respetar las instrucciones de operación en arranque, funcionamiento y parada del equipo.
3 Realizar los mantenimientos programados en los plazos marcados.
4 Respetar los rangos de funcionamiento establecidos por el fabricante para el equipo. Si aparecen síntomas de mal funcionamiento (vibraciones, bajo rendimiento, parámetros injustificablemente alejados de consigna, falta de potencia, etc.), el equipo debe pararse y ser revisado para evitar sobrepasar los límites críticos de determinados parámetros que podrían dañarlo gravemente o llegar a inutilizarlo.
Aunque son normas aparentemente sencillas, muchos de los problemas que surgen en los equipos industriales se deben a no respetar una o varias de estas normas.
3.1. Paradas de emergencia. Fallo de energía (electricidad, vapor, aire de instrumentación, agua de refrigeración, etc.)
El sistema de parada de emergencia se activa por una gestión planificada dentro de las actividades de la planta, como puede ser la comprobación del correcto funcionamiento del mismo, o por un accidente como:
1 Fallo en el suministro de energía (ya sea eléctrica, térmica o mecánica).
2 Fallo de vapor.
3 Fallo de aire de instrumentación.
4 Fuego.
5 Fallo por fuga de gas.
6 Disparo de una alarma de bajo flujo.
7 Fallo de las bombas de circulación.
Sea cual sea el origen de su activación, es un tipo de parada que en ningún caso puede ser prolongada.
Justo antes de realizarse la parada, todo el sistema funciona estable y automáticamente, pero una vez que la parada se inicia (manualmente o por un accidente), los equipos ralentizan su funcionamiento hasta alcanzar un estado en el que se garantiza la seguridad de las personas, de la planta y de los propios equipos. Para que esto sea posible, el sistema de control gestiona las variables de proceso, evitando que se generen riesgos tales como:
1 Sobrepresiones.
2 Generación de gases tóxicos o atmósferas asfixiantes.
3 Purgas incontroladas, etc.
Un ejemplo de la secuenciación que tiene lugar tras la activación de la parada de emergencia, puede ser el caso de un reactor, refrigerado por un serpentín interior de agua, que trabaja con gases a presión y cuyo producto de reacción es tóxico. En este caso se darían los siguientes pasos:
1 Se corta el suministro de gases reactantes para evitar la generación de sobrepresión en el reactor.
2 Se abren o cierran las válvulas de salida de productos, evitando sobrepresiones y desalojando los gases tóxicos y evitando, a toda costa, que estos entren en contacto con la atmósfera. Las válvulas se instalan en puntos estratégicos para aislar equipos presurizados o que contienen sustancias tóxicas o contaminantes de líneas o equipos.
3 Se regula el caudal de agua de refrigeración para mantener la temperatura estable o bien disminuirla en caso de que la presión interior aumente.
Consejo
Sea cual sea el origen de su activación, la parada de emergencia no puede ser prolongada en ningún caso.
Junto a estas actuaciones, ocurriría una parada en cascada (o una regulación cuando sea posible) de todos los equipos interconectados al reactor. Calderas, torres de evaporación, bombas, centrífugas, etc., quedarán en un estado de espera hasta que se solucione la contingencia que ocasionó la parada de emergencia. Entonces, el sistema pasará a modo manual y se efectuará un arranque o puesta en marcha, que seguirá su propio procedimiento de operación.
El procedimiento de arranque para el caso expuesto será el siguiente:
1 Abrir las válvulas necesarias para purgar el sistema.
2 Descargar las líneas de cualquier reactante o producto, realizando una purga con nitrógeno (también conocido como inertización).
3 Puesta en funcionamiento gradual de las torres de refrigeración, productoras del agua fría de refrigeración del reactor y funcionamiento simultáneo de las bombas de impulsión de este agua.
4 Iniciar la alimentación de reactantes, aumentándola gradualmente y ajustando las proporciones de los reactivos, hasta conseguir la relación apropiada.
5 A medida que este procedimiento avance, el sistema de control se hará cargo de la gestión automatizada de los equipos que se encuentren funcionando de forma estable.
Aunque cada día es menos común, en industria (como en las instalaciones domésticas) puede fallar el suministro de energía, que hará que tenga lugar una parada de emergencia imprevista.
Los motivos que pueden originar un fallo de energía pueden ser:
1 Pérdida del suministro eléctrico.
2 Pérdida del suministro de vapor.
3 Pérdida del suministro de aire comprimido.
4 Pérdida del suministro de agua de refrigeración.
5 Pérdida del suministro combustible de la caldera.
En estos casos, el sistema se pondrá en marcha de forma similar a como se haría tras una parada de emergencia manual, con la salvedad de que las revisiones previas a la puesta en marcha deberán ser más exhaustivas, ya que los daños originados a los equipos pueden ser mayores.
3.2. Fugas y roturas
En cualquier planta química se almacenan, transportan y manipulan productos químicos susceptibles de sufrir un derrame o fuga, con el consiguiente riesgo para la salud, el medioambiente y el proceso.
Ejecutar rápida y oportunamente una medida de control sobre la situación podría minimizar los efectos.
La actuación a realizar debe