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7 mitos derribados sobre switches

Abril 26, 2019
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Han pasado más de 80 años desde la introducción y la evolución de la tecnología de conmutación. Desde ese momento ha habido avances tecnológicos significativos que están demostrando que los conceptos erróneos comunes acerca de los defectos de los conmutadores en la industria no son ciertos. En este artículo analizaremos siete mitos comunes que rodean los interruptores junto con los nuevos diseños de interruptores electrónicos de alta tecnología que han demostrado resolver la implementación históricamente problemática en las industrias de procesos industriales, desde la planta hasta los fabricantes OEM. Esperamos que le sirva para adquirir una mejor comprensión de estas nuevas tecnologías disponibles para mejorar la seguridad, la eficiencia del proceso y el control.

 

 

Mito 1: Los interruptores son dispositivos ciegos

Las generaciones anteriores de interruptores eran incapaces de mostrar las mediciones del proceso localmente, lo que forzó la instalación de medidores locales, resultando en un diseño más complejo, un aumento de las vías de fuga y un costo general. Además, los operadores no sabían cuando los interruptores instalados dejaban de funcionar en el campo, debido a una falla mecánica de las partes móviles dentro del interruptor. Los interruptores requerían la eliminación del servicio y las pruebas manuales para la funcionalidad, lo que a menudo daba como resultado que la función de control o seguridad dejara de ser protegida durante días, semanas o incluso más. En la actualidad, esto se está volviendo cada vez menos aceptable.

Estos problemas de la industria inspiraron a los fabricantes a innovar hacia la próxima generación de interruptores electrónicos que incorporan pantallas LCD integradas para la visualización local de las mediciones de variables de proceso, junto con diagnósticos internos para monitorear el estado del dispositivo. La adición de LCDs y diagnósticos de dispositivos aumenta el tiempo de actividad y mejora la seguridad general de la planta. Para los operadores de planta, conocer el estado del interruptor permite a los técnicos reparar dispositivos utilizando las mejores prácticas modernas de un programa de mantenimiento predictivo a favor de las técnicas preventivas tradicionales. Los operadores de planta pueden planificar mejor sus programas de mantenimiento, mientras que los fabricantes de equipos originales (OEM) se benefician de una reducción en los componentes instalados, accesorios y vías de fugas, y un producto llave en mano más confiable para sus clientes.

Mito 2: Los interruptores requieren ajustes mecánicos difíciles y que requieren mucho tiempo

Los ajustes del set point y dead band son una molestia para los operadores y técnicos. Los interruptores tradicionales requerían la eliminación del servicio y su calibración en el taller de mantenimiento. Las instrucciones de instalación para los dispositivos más antiguos no siempre estaban disponibles, lo que conllevaba una pérdida de tiempo en la búsqueda de documentación. Se requerían ajustes delicados para lograr los set point deseados como las dead bands (el tiempo muerto donde no ocurre ninguna acción) varía según el fabricante en función del microinterruptor que se encuentra dentro del dispositivo. La mayoría de las veces, los instrumentos se manipulaba incorrectamente, lo que llevaba a fallas prematuras debido a técnicos inexpertos.

La generación actual de conmutadores ofrece plataformas electrónicas que reducen la configuración y la programación en cuestión de segundos. Una interfaz de usuario en la pantalla LCD local proporciona indicaciones simples que permiten a los usuarios programar los set point del interruptor instantáneamente sin la necesidad de quitar al instrumento del proceso. La banda muerta y el set point ahora son 100% ajustables en el rango, lo que permite a los operadores elegir el rango deseado según los requisitos de la aplicación. Además, los usuarios ahora pueden reducir el inventario y tener la flexibilidad de implementar y programar un conmutador para muchos procesos diferentes.

Mito 3: Los switches no son seguros en aplicaciones críticas, no son adecuados para SIS

Las plantas de procesos industriales están empujando los límites de presión y temperatura de los procesos a nuevos límites, en un esfuerzo por mantener la competitividad en un mercado global. Muchos de los sistemas diseñados hace 20 años no estaban pensados para funcionar en estos extremos del proceso. Es solo cuestión de tiempo antes de que estos sistemas fallen.

Los sistemas instrumentados de seguridad (SIS) son una capa adicional de protección implementada para mitigar y reducir los riesgos operativos que afectan el proceso, las personas y el medio ambiente. Estos sistemas requieren dispositivos que hayan sido probados rigurosamente por terceros para verificar el nivel de rendimiento confiable. Con base en los estrictos requisitos de rendimiento SIS, los recientemente introducidos sistemas de seguridad híbridos electrónicos que integran la funcionalidad de un interruptor, transmisor, alarma de disparo /solucionador lógico y relé en un solo gabinete, han sido certificados para satisfacer estas necesidades. El interruptor integrado en este dispositivo proporciona una salida digital directa (salida de relé) a un elemento final que llevará rápidamente el proceso a un estado seguro en caso que se produzca un trastorno. La señal de salida del transmisor analógico incorporado se puede usar para determinar la salud del dispositivo y el proceso. Con la certificación SIL 2 y 3, esto ofrece a los operadores un producto simple y seguro que cumple con los exigentes requisitos de rendimiento de los sistemas con instrumentación segura. A diferencia del pasado, no es necesario reemplazar los interruptores con transmisores al actualizar sistemas heredados o al diseñar nuevos loops de seguridad funcionales para capas de protección adicionales.

Estos nuevos sistemas de seguridad híbridos “todo en uno” ofrecen ahorros espectaculares que permiten a las plantas reducir los costos generales del proyecto de modernización de la seguridad, al actualizar el segundo componente más factible de fallas en un sistema de seguridad tradicional: el sensor. Con solo actualizar el sensor/interruptor sin actualizar el resto del sistema de seguridad, se reduce el tiempo de inactividad necesario para completar el proyecto durante un breve proyecto de cierre.

Mito 4: Los interruptores son problemáticos en entornos difíciles

Ya sea que se instalen en equipos rotativos de planta, como turbinas, o en equipos auxiliares OEM exigentes, como bombas o compresores, se requiere que los interruptores funcionen en entornos difíciles expuestos a golpes, vibraciones, calor y presión. La vibración es una de las principales causas de falla del interruptor electromecánico. La mayoría de los interruptores son de diseño mecánico y utilizan un émbolo para activar un microinterruptor. En áreas de alto impacto y vibración, la posición del émbolo puede fluctuar y provocar falsos disparos.

Los nuevos interruptores electrónicos de estado sólido proporcionan una solución a los problemas comunes que ofrecían los interruptores mecánicos instalados en aplicaciones de alta vibración. Sin partes móviles, los interruptores electrónicos pueden ahora montarse directamente en el equipo o proceso sin conectar las líneas de impulso para aislarlos de la vibración del equipo. Los fabricantes de turbinas y los usuarios finales líderes en la industria que operan grandes compresores en plantas petroquímicas están experimentando una mayor confiabilidad y menos viajes falsos con los nuevos interruptores electrónicos, en comparación con su predecesor, el interruptor electromecánico.

Mito 5: Los interruptores electromecánicos solo pueden implementarse cuando la línea de alimentación no está disponible

La mayoría de los interruptores de presión vendidos en los últimos 80 años se diseñaron para funcionar sin alimentación de línea, incorporando un sensor que mide la fuerza en un émbolo que accionaría un microinterruptor para realizar una operación.

La primera generación de interruptores digitales requirió que la planta conectara cables adicionales (alimentación de línea) para alimentar la electrónica. Esto no fue recibido de brazos abiertos por la industria a la hora de actualizar los interruptores mecánicos, debido al costoso precio del cableado, la mano de obra, el tiempo requerido y los permisos necesarios.

Sin embargo, la nueva generación de interruptores electrónicos de dos cables funcionan según un principio de recolección de energía que se alimenta a sí mismo desde el dispositivo host (es decir, el Controlador Lógico Programable PLC) a través de los mismos dos cables. Hoy, tenemos la capacidad de reemplazar un interruptor mecánico ciego con un nuevo interruptor electrónico de estado sólido que ofrece un indicador digital, interruptor y transmisor en un instrumento sin agregar cableado o hardware adicional.

Mito 6: Los interruptores son una tecnología anticuada.

Las plantas de procesos de hoy ejecutan sus procesos más rápido y mejor que lo que originalmente fueron diseñadas, para optimizar las ganancias. En última instancia, estas plantas deberán iniciar proyectos de modernización para apoyar las nuevas demandas del mercado. Los conmutadores antiguos proporcionaban a los usuarios señales digitales de encendido y apagado que estaban cableadas para controlar directamente un equipo o que se enviaban a un PLC para la función de alarma. A medida que las plantas pasan por proyectos de modernización, reestructuran las entradas/salidas (I/O) del sistema de control para admitir más señales analógicas que señales digitales usadas en el pasado. Los transmisores se eligen y recomiendan generalmente sobre los conmutadores, sin embargo, los transmisores solos no proporcionan una función de control interno como sí lo hace la nueva generación de conmutadores electrónicos de estado sólido, ya que los transmisores deben conectarse conjuntamente a una alarma de disparo separada.

Estos proyectos de modernización son costosos y requieren nuevos equipos, como cableado actualizado, E / S y un rediseño costoso, y dan como resultado un tiempo de inactividad significativo. El transmisor de proceso promedio puede costar más de USD 2,000 en comparación con el cambio de proceso promedio que cuesta alrededor de USD 500. Las plantas de proceso a menudo tienen de 100 a 1.000 interruptores instalados. Actualizar todos los conmutadores a transmisores podría costar a una planta hasta USD 1.5 millones. En consecuencia, los fabricantes de interruptores investigaron y desarrollaron nuevos interruptores electrónicos que son capaces de producir señales digitales y analógicas requeridas para estos nuevos proyectos de modernización, mientras mantienen un precio similar al de los interruptores mecánicos originales que están actualmente en servicio.

Mito 7: El tiempo de respuesta de los transmisores es más rápido que el de los interruptores

Sin lugar a dudas, los interruptores electromecánicos son más rápidos que cualquier otro transmisor en el mercado. Con los transmisores, deben realizarse grandes cantidades de conversiones, cálculos, compensaciones y otros trabajos para obtener una señal precisa. Incluso con la incorporación de las tecnologías de procesador de alta velocidad de hoy en día en los transmisores, no pueden igualar la velocidad de la reacción instantánea que pueden ofrecer los conmutadores electrónicos de estado sólido de nueva generación o los dispositivos electromecánicos tradicionales. El más rápido de estos dispositivos puede bajar los 50 milisegundos, mientras que los transmisores de proceso pueden oscilar entre 200 y 500 milisegundos o más. Las combinaciones más nuevas de transmisor-interruptor electrónico que se encuentran en el mismo gabinete pueden reaccionar en 100 milisegundos o menos debido al beneficio de la medición computacional y la conmutación que se realiza en el punto de medición. Si su aplicación requiere una respuesta rápida, como en las bombas de desplazamiento positivo (PD) o en el disparo de la turbina para una protección de sobre-velocidad, considere utilizar los nuevos interruptores de estado sólido sobre los transmisores de proceso.

Recomendaciones

En resumen:

• Los interruptores electrónicos de presión y temperatura con sensores integrados, alarmas de disparo / solucionador lógico y relés proporcionan la funcionalidad de tres dispositivos en uno, lo que resulta en grandes ahorros de gastos y costos de instalación.

• La nueva generación de interruptores electrónicos de dos cables funcionan según un principio de recolección de energía que se alimenta a sí mismo desde el PLC a través de los mismos dos cables.

• La comunicación digital y analógica incorporada proporciona a los usuarios lo mejor de ambos mundos para controlar una pieza de equipo localmente y/o enviar información a un sistema de control central para la salud y tendencia del proceso.