MODERNIZACIÓN DE ACTUADORES DEL SISTEMA DE CONTROL DE OXIGENO Monterrey, N. L., a 1 de Noviembre de 2009 PARA: COMPAÑÍA OPERACIÓN DE NITRÓGENO S.A. DE C.V. PLANTA DE NITRÓGENO CANTARELL PRESENTA: INDUSTRIAS CONTROLPRO S.A. DE C.V. RESPONSABLE DEL PROYECTO: ING. JAVIER ALCALÁ ALFARO GERENTE DE VENTAS DE ICPSA DIRECCIÓN Y TELÉFONO: Blvd. Antonio L. Rodriguez No. 3058 Desp. 404B Col. Santa María Monterrey, N.L. C.P. 64650 Tels y Fax. (81) 83 56 25 82 y 83 56 18 98
ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. DECLARACIÓN DE COMPETENCIA ICP 3. PRESENTACIÓN DE LA PROPUESTA 4. PROPUESTA TÉCNICA 5. CATÁLOGOS 6. MEMO TÉCNICO 7. CARTA DE REPRESENTACIÓN 8. CERTIFICADO DE CALIDA DE ICPSA 9. CERTIFICADOS DE CALIDAD DE REXA
INTRODUCCIÓN OBJETIVO: La sustitución de actuadores eléctricos instalados actualmente en las válvulas mariposa de control de Oxigeno, por equipos nuevos que cuenten con lo último en tecnología de actuación, además que brinden ventajas comparativas en mantenimiento, operación y control. JUSTIFICACIÓN: Es de interés a la Compañía Operación de Nitrógeno S.A. de C.V. la substitución de equipos obsoletos que como consecuencia reduzca los trabajos de mantenimiento y mejoren la operación de la Planta. METODOLOGÍA: El proceso de selección de los actuadores debe realizarse sobre los requerimientos de cada aplicación. Hay que tomar en cuenta las características de los diferentes actuadores para que la operación se la esperada.
En general hay tres tipos de actuadores los neumáticos, eléctricos e hidráulicos. Por su diseño cada uno tiene mejores características para cierto tipo de aplicaciones. Por ejemplo los actuadores Neumáticos suelen usarse en aplicaciones de control modulante donde no se requiere altas exigencias de precisión y fuerza, o aplicaciones donde se necesita de mucha velocidad. Los actuadores Eléctricos son mas bien para aplicaciones On-Off (abierto y cerrado) donde no se requiera que se este accionado continuamente. Los actuadores Hidráulicos son utilizados para hacer movimiento de gran fuerza y donde se requiere mucha precisión. De cualquier forma existe una gran variedad diseños de actuadores y aplicaciones donde no necesariamente se siguen las recomendaciones anteriormente mencionadas, obteniendo buenos resultados, sin embargo hay otros donde una mala selección provoca la in operabilidad, y costosas pérdidas. En este caso para los actuadores de las válvulas Mariposa de control de Oxigeno, se podría descartar a los actuadores neumáticos debido a sus limitaciones de fuerza tendría que ser de una tamaño enorme, lo cual aumentaría mucho su costo. Además tiene limitaciones significantes de precisión y control en aplicaciones de válvulas rotativas. Analizando el actuador eléctrico como el que esta actualmente instalado, este tiene buena precisión y suficiente fuerza pero no es recomendable para servicio de modulación continua, debido a su bajo ciclo de trabajo.
El ciclo de trabajo, es una medida de la cantidad de tiempo, en que un dispositivo se energiza (arranque), o se enciende, expresada como un porcentaje del ciclo completo de encendido/apagado, de tal dispositivo. El desgaste mecánico que presentan los actuadores eléctricos es la principal causa de su bajo ciclo de trabajo. En servicio modulante regularmente se tiende a sobrepasar el numero de arranques limite (ciclo de trabajo) por lo que el mantenimiento suele ser frecuente y costoso. Los actuadores hidráulicos convencionales tienen tanto la fuerza y precisión requeridas, así como un ciclo de trabajo completo, sin embargo los altos costos de implementación y de manteniendo son una desventaja importante. Características del Actuador Actualmente Instalado Marca Siemens AG Tipo: Electro-mecánico Torque: 9000 Nm Velocidad: 111 segundo para 100% de rango Modo de Falla: permanece en ultima posición Señal de control: 4 20 ma Alimentación: 480V 60Hz Limit switches: integrados Operación manual
PROPUESTA El equipo que proponemos son los actuadores electro hidráulicos REXA, Electraulic TM marca la cual representamos. Estos actuadores además de tener las ventajas de los actuadores hidráulicos, eliminan los problemas del mantenimiento y las dificultades de implementación que estos tienen. También sabemos que seria una buena oportunidad para modernizar y hacer más confiable la operación modulante del equipo. A continuación se muestran las características y ventajas de estos actuadores. Características del Actuador Propuesto Marca REXA Tipo: Electro-Hidráulico Modelo: R100,000-90-1/2D-P Torque: 11300 Nm Velocidad: 84 segundo para 100% de rango Modo de Falla: permanece en ultima posición Señal de control: 4 20 ma Alimentación: 120VCA 60Hz Limit switches: electrónicos integrados Operación manual, con gato hidráulico Mas de 30 opciones de control (velocidad, ganancia, mínimo, dos velocidades, banda muerta, caracterización de curva, historial de errores, break point, etc) Transmisor de posición. Pantalla de display( posición, parámetros de calibración)
Botonera ( posición, calibración) CPU Microprocesador de 16 bits SMD Control manual Local Alarmas y relevadores Gabinete NEMA 4X Supresor de corriente Características de Diseño del Actuador REXA El actuador REXA es nueva tecnología en actuación para válvulas, su tecnología con la marca patentada Electraulic se describe como revolucionaria, por su simplicidad, potencia y flexibilidad. Su principio de funcionamiento se basa en un sistema de igualación de flujo y una bomba bidireccional de desplazamiento positivo, dispuestos en un circuito cerrado de aceite, lo que le permite una alta velocidad de respuesta en cualquiera de las dos direcciones, y mantener la última en forma rígida sin requerir de un candado o circuito adicional. El actuador esta autocontenido, es decir el circuito hidráulico esta embebido en el mismo aceite hidráulico, la que hace que las partes estén siempre lubricadas, y enfriadas por el aceite. Su diseño lo hace ser un actuador muy compacto, en relación con el peso y la fuerza que desarrolla. (Véase Figura 1)
Su simplicidad mecánica se refiere a que solo tiene 8 partes en movimiento, las cuales se encuentran lubricadas por el mismo aceite hidráulico, además de un ensamble muy sencillo el cual permitirá repáralo fácilmente después de muchos años de operación y sin mantenimiento. Usa aceite comercial Castrol Syntec 5W-50. Está sellado a presión positiva, por lo que no requiere de filtros y puede trabajar en ambientes sucios como minas o sumergido en agua. La bomba es controlada por un motor de pasos o servomotor que solo opera cuando el movimiento de la válvula es requerido, ahorrando energía eléctrica. Figura 1 Actuador Electro-hidráulico REXA
Este actuador fue diseñado considerando la versatilidad, existen muchas posibilidades para su configuración. Existe la posibilidad de proporcionar actuadores lineales, rotativos, drives. Permite ser alimentado, con corriente directa desde 12 Volts, corriente alterna de dos y tres fases. Cuenta con muchas opciones (Favor de referirse al Catalogo del actuador REXA ) En cuanto en configuración de control electrónico, para aplicaciones donde se requiere modulación, representa uno actuador con altas capacidades y una precisión de posicionamiento de 0.1% del span. Ventajas de los Actuadores REXA Las ventajas del actuador REXA se basan en unir las ventajas de los actuadores eléctricos, neumáticos e hidráulicos, y al mismo tiempo eliminar las desventajas de todos ellos. El actuador REXA como en los actuadores eléctricos, solo consume energía eléctrica cuando el movimiento de la válvula es requerido, a diferencia de los actuadores neumáticos e hidráulicos, los cuales deben mantener encendido siempre compresores o bombas según sea el caso. Además el actuador REXA es más compacto que los actuadores eléctricos.
El REXA supera a los actuadores eléctricos, en cuanto a que solo tiene ocho partes en movimiento, lo que reduce la probabilidad de falla. También la alimentación de los actuadores eléctricos regularmente requiere de una alimentación específica de 460 Volts de corriente alterna, el actuador REXA es mas versátil en ese sentido. Los actuadores REXA están fabricados para el 100% del ciclo de trabajo, en tanto los actuadores eléctricos solo pueden trabajar de forma continua durante un corto tiempo. No requiere de filtros y cuenta con sellos redundantes de Viton. Maneja un volumen bajo de aceite comercial. No requiere de mantenimientos programados. Tiene una alta estabilidad hidráulica y consistencia de operación. Pueda trabajar en condiciones extremas y en una gran cantidad de aplicaciones diferentes.