WO2016139376A1 - Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas y procedimiento para realizar dicho mantenimiento - Google Patents

Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas y procedimiento para realizar dicho mantenimiento Download PDF

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valve
predictive maintenance
sensor
maneuver
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Eneko GALARZA OLANO
Harkaitz GAINZARAIN HERIZ
Jon ARAMENDIA AUZA
Aitor UNANUE ESTENSORO
Leire COLOMO ZULAIKA
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Ampo S Coop
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/06—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0647—Spindles or actuating means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Definitions

  • the invention relates both to a system and a method for carrying out the predictive maintenance of valves of the type used to regulate the passage of a fluid.
  • the object of the invention is to detect possible failures in the valves while these are still maneuverable, thus allowing to program the necessary actions for their repair or replacement, avoiding unscheduled shutdowns in the facilities.
  • valves or mechanical devices for fluid control are well known, being used for a multitude of uses such as opening and closing, connecting and disconnecting, regulating, modulating or isolating said fluids, etc., giving rise to so-called flow control, pressure control, directional control or combinations of several of them.
  • valves find their greatest scope of application, being essential and being present in countless systems, practically in all those that work with fluids, regardless of their nature, without being toxic or not, or if they are liquid or gases Also, depending on the application, the fluid and its conditions, the valves have a multitude of sizes, ranging from a few millimeters to several meters in diameter.
  • pressure ranges from vacuum at more than 100 MPa, or at temperature ranges from cryogenic to more than 1000 ° K.
  • the system for the predictive maintenance of valves of the present invention resolves the aforementioned prior art inconveniences because it allows, on the one hand, to anticipate a possible valve failure before it occurs and, on the other, to recognize patterns of behavior that serve to predict future failures.
  • the system of the invention allows to increase the durability of the valves, reduce maintenance costs, obtain criteria for improvement of said valves or their mode of operation, also allowing reports and alarms on the operation of the valves to be sent. automatically as will be seen later.
  • the system of the invention comprises two different types of sensors, of torque and position, as well as means of processing the signals obtained through said sensors capable of obtaining the torque-position curves to be able to deduce from the evolution of these curves possible defects that may Make a repair necessary.
  • the method of the invention comprises the steps of: - Setting position signaling means detectable by the position sensor so that said sensor can establish the position of the valve spindle, including the beginning and end of stroke to detect, respectively, the beginning and the end of the valve maneuver;
  • the system of the invention obtains the relevant information from the torque and position sensors, registers them on a memory card and, if necessary, sends said data to the control center.
  • valves themselves allow a wide versatility, since the system can be adapted, for example, depending on the characteristics of the installation or the wishes of the customers.
  • the system is prepared so that maintenance operators can connect a laptop or other external device to the system, perform test maneuvers and save the torque data in the computer so that behavior patterns can be analyzed and anomalous operations detected.
  • the data of the valve maneuvers are recorded on an SD type storage card or similar so that maintenance operators can go to dump the information on said card when desired or directly replace the card with an empty one.
  • the system of the invention may be installed including the necessary means for sending the data to a post.
  • Figure 1 shows a sectional view of the elevation of a possible valve to which the system of the invention has been coupled.
  • Figure 2. Shows a perspective view of the tube placed on the intercalated extension between the actuator and the spindle of the valve containing the protection of the strain gauges and on which the magnets are placed.
  • Figure 3. It shows another perspective view of the tube of the previous figure where magnets are more clearly appreciated and where a possible practical embodiment of the position sensor is also shown.
  • Figure 4. Shows a schematic view of how the position sensor performs the reading.
  • Figure 5 shows, finally, a perspective view of the valve assembly of Figure 1 where the main elements of the system of the present invention appear incorporated.
  • FIG. 1 basically a conventional valve assembly is shown where the body (1) of the valve, the support (2), the actuator (3) in this case automated but which in other embodiments can be shown be handwheel type or similar, as well as a reducer or both, actuator and reducer, the spindle (4) and, mounted on the latter or as part of it in another possible embodiment, an extension (5) on which the different sensors will take the measurements of torque and position, as well as a supplement (6) on which some elements of the system of the invention will be mounted.
  • the system of the invention comprises at least one torque sensor which, according to a preferred embodiment of the invention is constituted by strain gauges (7) connected on one side to the extension (5) and on the other to a plate of sensors (not shown).
  • Said strain gauges (7) are widely proven elements that, as is known, are based on piezoresistive or piezoresistivity, which is the property that some materials, conductors and semiconductors have, whereby their electrical resistance changes when subjected to an effort or mechanical stress, either traction or compression that deforms them.
  • the strain gauges (7) are placed on the extension (5) with which the spindle (4) of the valve has, so that the necessary torque to actuate the valve that must be applied to the spindle (4) through the actuator (3) passes through said gauges, which provide an electrical signal proportional to said torque that is delivered to the sensor plate.
  • the position measurement is carried out through at least one position sensor (8) which according to a preferred embodiment of the invention will be of the magnetoresistive type, that is, of the type based on the property of a material that changes its resistivity in the presence of an external magnetic field, especially applicable for measuring angular and / or rotational speed.
  • the magnetoresistive type sensors may be used, however, given the impossibility of placing them in axial position with respect to the spindle (4) due to the structure of the valve itself, the present invention uses a radial arrangement that is discussed below. .
  • the senor is positioned radially with respect to the spindle (4) of the valve and, consequently, to the extension (5), which will count on its surface with a series of magnets (9) of alternating polarity evenly distributed so as to cover the desired angular distance, for example every 35 °.
  • the actuator (3) when the actuator (3) is actuated, it will rotate the spindle (4) a certain angle and therefore also the extension (5) on which the magnets (9) are jointly located, which will pass by of the position sensor (8), located at the same height, which will measure the direction of the magnetic field created by the moving magnets (9) and transform into an electrical signal that will then be transferred to the sensor plate, which according to a possible embodiment shown in figure 3, is placed in radial arrangement with respect to the spindle (4).
  • the system may comprise additional magnets in charge of marking the limit switches, such as two "reed” type switches, namely a beginning and end of stroke that mark the beginning and end of the valve maneuver respectively.
  • the extension (5) has a tubular coating (10) fixed to its surface, which covers it at least partially, and on which at least one elbow (1 1) protection hollow and a hose for guiding the cables of the strain gauges (7) are mounted, which run inside it, thus being protected until its connection to the extension (5).
  • the magnets (9), either screwed, inserted in holes or by any other means, can be placed known method that ensures that they do not suffer unwanted displacements.
  • said tubular coating (10) has two parts in the form of half a tube, each of which has through holes (12) in its corners to be able to fix it by means of screws or similar to the extension (5).
  • both the tubular cover (10) and the elbow (1 1) have a structure and arrangement such that they do not impede or interfere with the angular movement of the extension (5) and, therefore, of the spindle (4).
  • the position sensor (8) is protected inside a box (13) which is held through a support (14 ) to the supplement (6) so that it is perfectly facing the magnets (9) for a correct reading.
  • said support has a plate (not shown), on which the lower part of the box (13) will be fixed through adjustable means that will allow the anchorage position of said box (13) to be varied with the in order to adjust the distance of the position sensor (8) to the magnets.
  • the system of the invention comprises a base plate which may be protected within a second box (15), which will be attached by removable means to the supplement (6) so that it is possible to release said second box (15) without need for the supplement (6) to be separated from the actuator (3) or from the rest of the assembly, thus allowing the removal, replacement or maintenance of said base plate without interfering with any element of the valve.
  • this motherboard will be connected either by cable or wirelessly to an Ethernet communications board (not shown) that can collect data from one or several valves and store the information in a suitable medium such as a card SD, and / or send the information to the control center, as the case may be.
  • an Ethernet communications board (not shown) that can collect data from one or several valves and store the information in a suitable medium such as a card SD, and / or send the information to the control center, as the case may be.
  • the system of the invention will also include a temperature sensor that allows correcting the variations that due to the extreme values of this could suffer the measurements of the torque sensors (strain gauges (7)) and position (8) and that will be connected to the sensor board .
  • Plate identification and traceability Saves the identification number and the manufacturing and calibration dates in memory.
  • the acquisition rate is configurable between 5 and 200 samples per second
  • o Scales the electrical signals received from the sensors to engineering units (Newton * m, ° C and% of valve rotation), or From the data obtained from the position sensor (8) determined through an algorithm implemented in the appropriate software the position of the spindle (4) at each moment from the maneuver, ideally with an accuracy better than 1 o .
  • ⁇ / ⁇ board ⁇ Optionally it can be connected to the motherboard and provides the possibility that it has inputs (digital and analog) and outputs (digital).
  • a method for performing preventive maintenance on valves comprises the steps of:
  • the time before during which the torque signals and position prior to the maneuver are acquired and recorded is 5 seconds. Also, the time elapsing after the end of the maneuver during which the maneuvers are acquired and recorded. Torque and position signals is also 5 seconds. This time, adjustable, is estimated as sufficient to ensure that the system records both the maximum and minimum torque once the end of the maneuver has been signaled, since said torque does not take place in time exactly at the time indicated by the sensor due to the change that the positions themselves have according to the applied torque and other external factors such as temperature, etc.
  • the data sent for analysis will consist of a file that, for each maneuver of the valve, will contain the following data:
  • Valve identification (serial number or similar).
  • Type of maneuver complete or incomplete if the limit position has not been reached and the maximum number of samples has been exceeded.
  • This file will have an identifying name, for example, the serial number of the valve + the date and time of the maneuver.

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Abstract

La presente invención se refiere a un sistema y a un procedimiento para el mantenimiento predictivo de válvulas para regulación del paso de un fluido, permitiendo detectar posibles fallos mientras todavía son maniobrables y programar acciones para su reparación o substitución evitando paradas no programadas, y que básicamente comprende un sensor de par para medir el par de accionamiento de la válvula ejercido sobre el husillo (4), un sensor de posición (8) para medir la posición angular de dicha válvula, así como el principio y el fin de carrera que marquen el principio y fin de maniobra, una placa de sensores encargada de adquirir y procesar las señales procedentes de los sensores y una placa base que almacena y procesa los datos que recibe de la placa de sensores a partir de los cuales se analiza si la evolución de las curvas par –posición es la correcta y, en caso de que no lo sea, generar una señal de aviso.

Description

SISTEMA PARA EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO DE VALVULAS Y
PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR DICHO MANTENIMIENTO
D E S C R I P C I O N
CAMPO TECNICO DE LA INVENCION
La invención se refiere tanto a un sistema como a un procedimiento para llevar a cabo el mantenimiento predictivo de válvulas del tipo de las utilizadas para regular el paso de un fluido.
Más concretamente, la invención tiene por objeto el detectar posibles fallos en las válvulas mientras estas todavía son maniobrables, permitiendo así programar las acciones necesarias para su reparación o substitución, evitando paradas no programadas en las instalaciones.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el estado de la técnica son sobradamente conocidas las válvulas o dispositivos mecánicos para el control de fluidos, empleándose para una multitud de usos tales como abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar dichos fluidos, etc., dando lugar a las denominadas de control de flujo, control de presión, control direccional o combinaciones de varias de ellas.
A nivel industrial es donde las válvulas encuentran su mayor ámbito de aplicación, siendo imprescindibles y estando presentes en infinidad de sistemas, prácticamente en todos aquellos que trabajen con fluidos, sin importar la naturaleza de estos, sin son tóxicos o no, o si son líquidos o gases. Asimismo, dependiendo de la aplicación, el fluido y las condiciones del mismo, las válvulas presentan multitud de tamaños, que van desde los pocos milímetros hasta varios metros de diámetro.
Igualmente, en función del sector de la Industria y la aplicación y condiciones del fluido que regulan, pueden estar sometidas a rangos de presiones que van desde el vacío a más de 100 MPa, o a rangos de temperaturas desde las criogénicas hasta de más de 1000 °K.
De esto se deriva la importancia que tiene el buen funcionamiento de estas válvulas, muchas de las cuales además se encuentran instaladas en lugares críticos tanto por su peligrosidad como por la importancia del fluido que suministren de cara al abastecimiento de personas o instalaciones.
Más concretamente, en las válvulas de control de flujo, entre las que se encuentran las denominadas tipo bola, tipo compuerta, tipo globo, tipo mariposa, etc., uno de los fallos más graves que pueden producirse es el de la pérdida de maniobrabilidad de la misma, lo que puede ser debido, entre otros motivos, a los siguientes:
Mal funcionamiento del actuador,
- Mal funcionamiento del reductor,
- Asientos dañados,
Bola dañada,
Impurezas del fluido que pasa a través de la válvula,
Fractura mecánica.
Resulta por lo tanto fundamental en este tipo de dispositivos que se realice un mantenimiento adecuado, con el fin de minimizar el impacto que se deriva de la rotura o mal funcionamiento de una de estas válvulas. Así, actualmente, una vez se produce una avería, se procura realizar un mantenimiento correctivo lo más rápido y eficaz posible, lo cual redunda en un ahorro económico y en una mejor gestión del servicio de suministro del sistema dentro del cual se encuentre instalada la válvula averiada. Simultáneamente, se lleva a cabo un mantenimiento preventivo consistente en la inspección periódica de estas válvulas, así como su limpieza o substitución al cabo de un número estipulado de horas de funcionamiento, evitando así la avería, es decir, anticipándose a problemas derivados del desgaste sufrido por su uso, cercano ya al fin de su vida útil estimada. Estos sistemas, sin embargo, no dejan de adolecer de una serie de inconvenientes como son el que, dependiendo del nivel de seguridad y los requerimientos del sistema, los costos de mantenimiento son elevados debido bien a la programación de las revisiones o bien al cambio o substitución de piezas todavía en buen estado relativo.
A esto hay que sumar el hecho de que, aún realizando un mantenimiento preventivo, en ocasiones la avería se produce igualmente debido a factores externos propios del fluido conducido, a inclemencias meteorológicas u otros/as derivados/as del lugar de instalación de dichas válvulas.
Por último, pero no menos importante, el mayor problema de estos tipos de mantenimiento es el hecho de que no ofrecen información demasiado fiable de las causas que han producido un fallo ni permiten establecer una casuística ni realizar un análisis que permita predecir fallos futuros.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas de la presente invención resuelve los inconvenientes del estado de la técnica antes citados por cuanto permite, por un lado, anticiparse a un posible fallo de la válvula antes de que este ocurra y, por otro, reconocer patrones de comportamiento que sirven para predecir futuros fallos.
De esta forma, el sistema de la invención permite incrementar la durabilidad de las válvulas, reducir los costes de mantenimiento, obtener criterios de mejora de dichas válvulas o de su modo de operación, permitiendo además enviar informes y alarmas sobre el funcionamiento de las válvulas de forma automática como se verá más adelante.
Para ello, el sistema de la invención comprende dos tipos diferentes de sensores, de par y de posición, así como medios de procesado de las señales obtenidas a través de dichos sensores capaces de obtener las curvas par-posición para poder deducir a partir de la evolución de dichas curvas posibles defectos que puedan hacer necesaria una reparación.
Por otro lado, el procedimiento de la invención comprende las etapas de: - Fijar medios de señalización de la posición detectables por el sensor de posición de forma que dicho sensor pueda establecer la posición del husillo de la válvula, incluyendo el principio y final de carrera para detectar, respectivamente, el principio y el final de maniobra de la válvula;
- Adquisición y registro de las señales de posición y par desde un tiempo antes de que el principio de carrera que señala el principio de maniobra cambie de estado, es decir, que el sistema está adquiriendo datos de forma continua y cuando se detecta un movimiento se guardan los segundos anteriores al mismo, todo ello sin interferencia con el control del actuador y/o reductor.
- Adquisición y registro de las señales de posición y par durante el giro de la válvula;
- Adquisición y registro de las señales de posición y par hasta un tiempo después de que el final de carrera señale el fin de la maniobra;
- Procesado de las señales obtenidas y, cuando procede,
- Envío de los datos a una estación remota para su análisis.
Dicho de forma esquemática, el sistema de la invención obtiene de los sensores de par y posición la información relevante, los registra en una tarjeta de memoria y, si es necesario, envía al centro de control dichos datos.
Esto, además, lo realiza de forma que se registre cada maniobra, incluso en aquellas maniobras de carreras parciales, sin interferir en el control y maniobra de las válvulas por ser un sistema independiente del sistema de actuación. De esta forma, el sistema y procedimiento de la invención permiten registrar primero y reconocer después patrones de comportamiento de las curvas par- posición que tienen como resultado el poder anticiparse a los fallos de las válvulas antes de que estos ocurran, realizando un efectivo y eficaz mantenimiento predictivo de las mismas. Por último, y tal y como se verá más adelante en el ejemplo de realización práctica, debido a su independencia del actuador y/o reductor de la válvula, bien sea éste manual o automático, el sistema de la invención permite su instalación en válvulas ya existentes. Esto supone una evidente ventaja económica para aquellas instalaciones en las que se desea empezar a monitorizar el funcionamiento, especialmente en aplicaciones críticas como son, entre otras, las válvulas de minería o las válvulas para sistemas de seguridad, como por ejemplo las válvulas contra presión de alta integridad denominadas HIPPS (del inglés High Integrity Pressure Protection System).
Esta independencia de las propias válvulas permite a su vez una amplia versatilidad, pues el sistema podrá adecuarse, por ejemplo, dependiendo de las características de la instalación o de los deseos de los clientes. En el caso de válvulas aisladas donde no exista una fuente de electricidad disponible, el sistema está preparado para que los operarios de mantenimiento puedan conectar un ordenador portátil u otro dispositivo externo al sistema, realizar maniobras de prueba y guardar los datos de par-posición en el ordenador de forma que se puedan analizar los patrones de comportamiento y detectar funcionamientos anómalos.
En el caso en el que la válvula se encuentre en un emplazamiento remoto pero que sí cuente con suministro eléctrico pero no con conexión a internet, los datos de las maniobras de las válvulas se registran en una tarjeta de almacenamiento tipo SD o similar de forma que los operarios de mantenimiento puedan ir a volcar la información de dicha tarjeta cuando se desee o bien directamente substituir la tarjeta por otra vacía.
Por último, en el caso de que la válvula o válvulas a monitorizar se encuentren en un lugar remoto pero con suministro eléctrico y conexión a internet, el sistema de la invención podrá ser instalado incluyendo los medios necesarios para el envío de los datos a un puesto de control remoto. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en sección del alzado de una posible válvula a la que se le ha acoplado el sistema de la invención.
La figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del tubo colocado sobre la extensión intercalada entre el actuador y el husillo de la válvula que contiene la protección de las galgas extensiométricas y sobre el que se sitúan los imanes.
La figura 3.- Muestra otra vista en perspectiva del tubo de la figura anterior en donde se aprecian más claramente los imanes y en donde además aparece una posible realización práctica del sensor de posición. La figura 4.- Muestra una vista esquemática de cómo realiza la lectura el sensor de posición.
La figura 5.- Muestra, finalmente, una vista en perspectiva del conjunto de válvula de la figura 1 en donde aparecen incorporados los elementos principales del sistema de la presente invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras reseñadas puede observarse un modo preferente de realización del sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas como, por ejemplo, la mostrada en la figura 1 , que reproduce una vista en alzado de una válvula de tipo bola convencional a la que se ha aplicado un corte de forma que puedan apreciarse los elementos fundamentales de la misma, así como algunos de los elementos de la invención. Concretamente, en dicha Figura 1 básicamente se muestra un montaje convencional de válvula en donde se aprecia el cuerpo (1) de la válvula, el soporte (2), el actuador (3) en este caso automatizado pero que en otros ejemplos de realización podrá ser manual tipo volante o similar, así como también un reductor o ambos, actuador y reductor, el husillo (4) y, montado sobre este último o bien formando parte del mismo en otra posible realización, una extensión (5) sobre la que los diferentes sensores tomarán las medidas de par y posición, así como un suplemento (6) sobre el que se montarán algunos de elementos del sistema de la invención.
Más concretamente, el sistema de la invención comprende al menos un sensor de par que, según una realización preferente de la invención está constituido por galgas extensiométricas (7) conectadas por un lado a la extensión (5) y por el otro a una placa de sensores (no representada).
Dichas galgas extensiométricas (7), son elementos ampliamente probados que como es conocido se basan en el piezorresistivo o piezorresistividad, que es la propiedad que tienen algunos materiales, conductores y semiconductores, por la cual su resistencia eléctrica cambia cuando se les somete a un esfuerzo o estrés mecánico, bien sea de tracción o compresión que los deforma.
Así, en la realización de la invención descrita, las galgas extensiométricas (7) se colocan sobre la extensión (5) con la que cuenta el husillo (4) de la válvula, de forma que el par necesario para accionar la válvula que debe de aplicarse al husillo (4) a través del actuador (3) pasa a través de dichas galgas, las cuales proporcionan una señal eléctrica proporcional a dicho par que es entregada a la placa de sensores.
Por otro lado, la medición de la posición se realiza a través de al menos un sensor de posición (8) que según una realización preferente de la invención será del tipo magnetorresistivo, es decir, del tipo de los que se basan en la propiedad de un material que cambia su resistividad ante la presencia de un campo magnético externo, de especial aplicación para la medición de la velocidad angular y/o rotacional. Para ello podrán utilizarse sensores de tipo magnetorresistivo convencionales, no obstante, ante la imposibilidad de situar los mismos en posición axial respecto al husillo (4) debido a la propia estructura de la válvula, la presente invención utiliza una disposición radial que se comenta a continuación.
Así, según una posible realización de la invención mostrada esquemáticamente en la Figura 3, el sensor se sitúa en posición radial respecto al husillo (4) de la válvula y, por consiguiente, a la extensión (5), la cual contará en su superficie con una serie de imanes (9) de polaridad alterna equiángulamente distribuidos de forma que se cubra la distancia angular deseada, por ejemplo cada 35°.
De esta forma, al accionar el actuador (3), éste hará girar el husillo (4) un ángulo determinado y por lo tanto también la extensión (5) sobre la que se sitúan solidariamente los imanes (9), los cuales pasarán por delante del sensor de posición (8), situado a su misma altura, el cual medirá la dirección del campo magnético creado por los imanes (9) en movimiento y transformará en una señal eléctrica que posteriormente transferirá a la placa de sensores, que según una posible realización mostrada en la figura 3, se sitúa en disposición radial respecto al husillo (4).
Adicionalmente, según otra posible realización práctica, el sistema puede comprender imanes adicionales encargados de marcar los finales de carrera, como por ejemplo dos interruptores tipo "reed", concretamente un principio y final de carrera que marquen el principio y fin de maniobra de la válvula respectivamente.
Por otro lado, según una posible realización de la invención, mostrada especialmente en las Figuras 2 y 3, la extensión (5) cuenta con un recubrimiento tubular (10) fijado a su superficie, que la cubre al menos parcialmente, y sobre el cual se monta al menos un codo (1 1) hueco de protección y una manguera para el guiado de los cables de las galgas extensiométricas (7), los cuales discurren por su interior quedando así protegidos hasta su conexión a la extensión (5).
Sobre dicho recubrimiento tubular (10), además, son susceptibles de colocarse los imanes (9), bien atornillados, insertados en orificios o mediante cualquier otro método conocido que asegure que no sufren desplazamientos indeseados.
Según una posible realización, el mencionado recubrimiento tubular (10) presenta dos partes en forma de medio tubo, donde cada una de las cuales presenta agujeros pasantes (12) en sus esquinas para poder fijarlo mediante tornillos o similares a la extensión (5).
Huelga decir, que tanto el recubrimiento tubular (10) como el codo (1 1) tienen una estructura y disposición tales que no impidan ni interfieran en el movimiento angular de la extensión (5) y, por ende, del husillo (4).
Por otro lado, y tal y como se aprecia en las figuras, especialmente en las números 3 y 5, el sensor de posición (8) se encuentra protegido dentro de una caja (13) la cual se sujeta a través de un soporte (14) al suplemento (6) de forma que quede perfectamente enfrentado a los imanes (9) para una correcta lectura. A tal efecto, el citado soporte cuenta con una pletina (no representada), sobre la cual se fijará la parte inferior de la caja (13) a través de medios ajustables que permitirán variar la posición de anclado de dicha caja (13) con el fin de regular la distancia del sensor de posición (8) a los imanes.
Asimismo, el sistema de la invención comprende una placa base la cual podrá encontrarse protegida dentro de una segunda caja (15), la cual se unirá por medios removibles al suplemento (6) de forma que sea posible soltar dicha segunda caja (15) sin necesidad de que el suplemento (6) sea separado del actuador (3) o del resto del conjunto, permitiendo por lo tanto la retirada, substitución o mantenimiento de dicha placa base sin interferir en ningún elemento de la válvula.
Por otro lado, esta placa base estará conectada bien por cable o bien de forma inalámbrica a una placa Ethernet de comunicaciones (no representada) que podrá recoger los datos de una o varias válvulas y almacenar la información en un soporte adecuado como por ejemplo una tarjeta SD, y/ o enviar la información al centro de control, según sea el caso.
Por último, según una posible realización práctica, el sistema de la invención comprenderá también un sensor de temperatura que permita corregir las variaciones que debido a los valores extremos de esta pudieran sufrir las medidas de los sensores de par (galgas extensiométricas (7)) y posición (8) y que se encontrará conectada a la placa de sensores.
De la gestión de todos estos elementos se encargarán, como ya se ha mencionado, la placa de sensores, la placa base, una placa de comunicaciones tipo Ethernet y, opcionalmente, una placa l/O de entradas/salidas. Más concretamente, estas placas contarán con las siguientes funciones:
Placa de Sensores:
Identificación de la placa y trazabilidad: Guarda en memoria el número de identificación y las fechas de fabricación y calibración.
Adquisición y acondicionamiento de datos:
o Digitaliza las señales que vienen de los sensores. Para un ejemplo de realización se estima que la velocidad de adquisición es configurable entre 5 y 200 muestras por segundo,
o Escala las señales eléctricas recibidas de los sensores a unidades de ingeniería (Newton*m, °C y % de giro de válvula), o A partir de los datos obtenidos del sensor de posición (8) determina a través de un algoritmo implementado en el software adecuado la posición del husillo (4) en cada momento a partir de la maniobra, idealmente con una precisión mejor que 1o.
o Envía a la placa base los valores medidos de temperatura, par y posición, donde dicho cálculo de posición se realiza una vez terminada la maniobra.
Placa Base:
• Detecta cuándo se ha iniciado una maniobra y guarda los datos correspondientes en su memoria hasta que sean leídos por USB, Ethernet o radio.
• Registra el momento en el que se ha realizado la maniobra (año/mes/día/hora/minutos/segundos). Placa Ι/Ο: · Opcionalmente se puede conectar a la placa base y proporciona la posibilidad de que ésta tenga entradas (digitales y analógicas) y salidas (digitales).
Placa Ethernet:
Se conecta a las placas base asociadas, extrae de ellas los datos de maniobra y los almacena o los envía a un PC utilizando el puerto Ethernet. Realiza la sincronización de fecha y hora enviando periódicamente este dato a las placas base asociadas.
Por otro lado, según una realización preferente de la invención, un procedimiento para la realización de un mantenimiento preventivo en válvulas comprende las etapas de:
- Asociar al husillo (4) de la válvula al menos un sensor de par de forma que éste detecte el par necesario para accionar dicha válvula a través del actuador y proporcione una señal eléctrica proporcional a dicho par.
- Asociar al husillo (4) de la válvula al menos un sensor de posición (8) de tal forma que se detecten tanto la posición de inicio y final de carrera de dicho husillo (4) como posiciones intermedias del mismo.
- Adquisición y registro de las señales de posición y par desde un tiempo antes de que el principio de carrera que señala el principio de maniobra cambie de estado.
- Adquisición y registro de las señales de posición y par durante el giro de la válvula;
- Adquisición y registro de las señales de posición y par hasta un tiempo después de que el final de carrera señale el fin de la maniobra; - Una vez terminada la maniobra, procesado de las señales obtenidas y cálculo mediante un algoritmo adecuado de la posición en cada momento a partir de las señales de los dos sensores y el estado de inicio y final de carrera y, si procede
- Envío de los datos a una estación remota para su análisis.
Según una realización preferente, el tiempo antes durante el cual se adquieren y registran las señales de par y posición previo a la maniobra es de 5 segundos, Asimismo, el tiempo que transcurre después de que finalice la maniobra durante el cual se adquieren y registran las señales de par y posición es también de 5 segundos. Este tiempo, ajustable, es el estimado como suficiente para asegurar que el sistema registra tanto el par máximo como el mínimo una vez se haya señalado el final de maniobra, pues dicho par no tiene lugar en el tiempo exactamente en el momento indicado por el sensor debido al cambio que las propias posiciones tienen según el par aplicado y a otros factores externos como la temperatura, etc.
Por otro lado, los datos enviados para su análisis consistirán en un fichero que, para cada maniobra de la válvula, contendrán los siguientes datos:
Identificación de la válvula (número de serie o similar).
Fecha y hora de la maniobra.
Tipo de maniobra (completa o incompleta si no se ha llegado a la posición límite y se ha superado el número máximo de muestras).
- Datos par-posición.
Este fichero tendrá un nombre identificativo, por ejemplo, el número de serie de la válvula + la fecha y hora de la maniobra.
Posteriormente, mediante el software correspondiente, se podrá:
Extraer los datos de maniobra para cada una de las válvulas de una planta, o bien sólo para una muestra o para aquellas cuyo funcionamiento es crítico. Guardar estos datos en diferentes bases de datos, - Visualizar la evolución en el tiempo de las curvas de par y posición de cada una de las válvulas, y
- Analizar si la evolución de dichas curvas es la correcta y, en caso de que no lo sea, generar la correspondiente señal de aviso con el fin de detectar una posible futura avería.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas de las que comprenden un cuerpo (1), un soporte (2) y un husillo (4) encargado de accionar el mecanismo de válvula propiamente dicho, caracterizado por que además comprende:
- al menos un sensor de par para medir el par de accionamiento de la válvula ejercido sobre el husillo (4);
- al menos un sensor de posición (8) para medir la posición angular de dicha válvula; y
- una placa de sensores encargada de adquirir y procesar las señales procedentes de los sensores.
2. - Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según reivindicación 1 , caracterizado por que comprende dos límites de carrera detectables por el sensor de posición (8), que marquen el principio y fin de maniobra de la válvula respectivamente
3. - Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una extensión (5) montada sobre el husillo (4) de la válvula.
4. - Sistema para el mantenimiento predictivo según reivindicación 3, caracterizado por que el sensor de par está constituido por galgas extensiométricas (7) conectadas por un lado a la extensión (5) y por el otro a la placa de sensores.
5. - Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según reivindicación 3 ó 4, caracterizado por que el sensor de posición (8) es del tipo magnetoresistivo y está situado en posición radial respecto a la extensión (5), a la misma altura que una serie de imanes (9) de polaridad alterna equiángulamente distribuidos sobre la superficie de dicha extensión (5), de tal forma que el sensor de posición (8) mide la dirección del campo magnético creado por los imanes (9) al girar la extensión (5) y la entrega a la placa de sensores como una señal eléctrica.
6.- Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según reivindicación 5, caracterizado por que la extensión (5) cuenta con un recubrimiento tubular (10) fijado a su superficie, que la cubre al menos parcialmente, y sobre el cual se montan los imanes (9), así como al menos un codo (1 1) hueco para la protección y guiado de los cables de las galgas extensiométricas (7).
7. - Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un sensor de temperatura conectado a la placa de sensores para corregir las variaciones que debido a los valores extremos de ésta puedan sufrir las medidas de los sensores de par y posición (8).
8. - Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sensor de posición (8) se encuentra protegido dentro de una caja (13), la cual se sujeta a la válvula a través de un soporte (14) que cuenta con una pletina sobre la cual se fijará la parte inferior de la caja (13) a través de medios ajustables que permitirán variar la posición de anclado de dicha caja (13) con el fin de regular la distancia del sensor de posición (8) a los imanes (9).
9.- Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una placa base que almacena y procesa los datos que recibe de la placa de sensores.
10.- Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la placa base está protegida dentro de una segunda caja (14), la cual se une a través de medios removibles a un suplemento (6) con el que cuenta el sistema, de forma que sea posible soltar dicha segunda caja (14) sin interferir en ningún elemento de la válvula.
1 1.- Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una placa Ethernet conectada a la placa base para el envío de los datos que extrae de ella.
12.- Sistema para el mantenimiento predictivo de válvulas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una placa l/O de entradas digitales y analógicas y salidas digitales conectada a la placa base.
13. - Procedimiento para realizar un mantenimiento predictivo en válvulas, caracterizado por que comprende las etapas de:
- Asociar al husillo (4) de la válvula al menos un sensor de par de forma que éste detecte el par necesario para accionar dicha válvula y proporcione una señal eléctrica proporcional a dicho par;
- Asociar al husillo (4) de la válvula al menos un sensor de posición (8) de tal forma que se detecten tanto la posición de inicio y final de carrera de dicho husillo (4) como posiciones intermedias del mismo;
- Adquirir y registrar las señales de posición y par desde un tiempo antes de que el principio de carrera que señala el principio de maniobra cambie de estado.
- Adquirir y registrar las señales de posición y par durante el giro de la válvula;
- Adquirir y registrar las señales de posición y par hasta un tiempo después de que el final de carrera señale el fin de la maniobra; y
- Una vez terminada la maniobra, procesar las señales obtenidas y calcular la posición en cada momento a partir de las señales de los dos sensores y el estado de inicio y final de carrera.
14. - Procedimiento para realizar un mantenimiento predictivo en válvulas según reivindicación 13, caracterizado por enviar los datos a una estación remota para su análisis.
15. - Procedimiento para realizar un mantenimiento predictivo en válvulas según cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado por que el tiempo antes durante el cual se adquieren y registran las señales de par y posición previas a la maniobra o después de que finalice la maniobra es el suficiente para asegurar que el sistema registra tanto el par máximo como el mínimo una vez realizada dicha maniobra.
16.- Procedimiento para realizar un mantenimiento predictivo en válvulas según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado por que para cada maniobra se genera un fichero que comprende:
Identificación de la válvula;
Fecha y hora de la maniobra;
- Tipo de maniobra; y
Datos par-posición.
17.- Procedimiento para realizar un mantenimiento predictivo en válvulas según cualquiera de las reivindicaciones 1 1 a 14, caracterizado por que el fichero generado es procesado mediante un software para:
Extraer los datos de maniobra para cada una de las válvulas de una planta,
- Guardar estos datos en diferentes bases de datos,
- Visualizar la evolución en el tiempo de las curvas de par y posición de cada una de las válvulas, y
- Analizar si la evolución de dichas curvas es la correcta y, en caso de que no lo sea, generar la correspondiente señal de aviso con el fin de detectar una posible futura avería.
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